毕业设计（论文）-高速铁路路桥过渡段的设计.doc

题 目： 高速铁路路桥过渡段的设计 适合专业： 土木工程 指导教师（签名）： 提交日期： 2010 年 1 月 8 日学院：土建学院 专业：土木工程 学生姓名： 学号： 毕业设计（论文）基本内容和要求：一、基本内容和要求按沉降控制为要求的高速铁路路桥过渡段设计。1、路桥过渡段地基处理设计；2、承载力验算3、过渡段路堤的设计4、提交设计图纸：过渡段纵断面图、地基处理设计图、工程数量汇总表等。二、工程概况京沪高速铁路设计时速为350km/h，对于无砟轨道，要求过渡段路基工后沉降控制在5mm以内。本次设计工点位于天津特大桥与青沧大桥之间，地形平坦，地势开阔，以填方为主，路堤中心最大填高7.69m。三、地质概况地层分别为：粘土，厚23m；粉质粘土，厚1015m；粉土，厚1012m；粉质粘土，厚710m；粉土，未见底；其物理力学指标见表1。水文地质特征：地下水为第四系孔隙潜水，地下水埋深3.10m。地震加速度为0.20g（地震的基本裂度为viii度）。表1 区域岩土物理力学性质指标表岩性天然含水量w天然重度天然孔隙比e0液限wl塑限wp液性指数il塑性指数ip压缩指数a0.1-0.2压缩模量es0.1-0.2天然快剪内摩擦角粘聚力c%kn/m3%mpa-1mpakpa粘土35.018.70.98548.426.80.3821.60.52710.189.631.4粉质粘土28.419.20.82031.518.70.6412.00.4999.789.020.3粉土24.419.90.68027.919.60.578.70.11715.6027.431.0粉质粘土27.219.60.75926.516.20.809.60.3508.819.513.9粉土20.120.50.57724.016.80.487.20.20914.1132.716毕业设计（论文）重点研究的问题：按沉降控制为要求的高速铁路路桥过渡段设计。1、路桥过渡段地基处理设计； 1）采用长短桩形式进行过渡段地基处理设计；2）采用置换率渐变进行过渡段地基设计。2、承载力验算：1）复合地基承载力验算；2）软弱下卧层承载力验算。3、过渡段路堤的设计1）过渡段路堤结构形式的设计；2）基床表层的设计；4、提交设计图纸：过渡段纵断面图、地基处理设计图、工程数量汇总表等。毕业设计（论文）应完成的工作：1文献查阅及文献综述查阅与设计题目相关的文献，并撰写文献综述，文献综述中应写明目前工程中常用的路桥过渡段处治技术、适用范围等；在此基础上，介绍工程中过渡段处治的新技术。2外文翻译由学生查阅一篇与设计题目相关的外文文献并进行翻译，要求原文字符不少于40000个。3撰写开题报告在文献综述的基础上，写出毕业设计的主要设计内容、拟采用的设计理论及时间进程。（开题报告应在提交系统前一周由导师审查）4设计计算1）根据工程、地质等条件，确定过渡段地基处理的方法，熟悉相应的设计计算理论；采用长短桩形式进行过渡段地基处理设计；采用置换率渐变进行过渡段地基设计。2) 承载力验算：复合地基承载力验算；软弱下卧层承载力验算。3) 过渡段路堤的设计过渡段路堤结构形式的设计；基床表层的设计；5. 绘制设计图纸：过渡段纵断面图、地基处理设计图、工程数量汇总表等。6整理设计成果并撰写论文，分节编写（论文初稿应在答辩前二周由导师审查）参考资料推荐：1建筑地基处理技术规范jgj79-2002；2新建时速300350公里客运专线铁路设计暂行规定(上、下)，铁建设（2007）47号；3铁路路基设计规范tb10001-2005；4铁路工程抗震设计规范gb50111-2006；5闫明礼，张东刚，cfg桩复合地基技术及工程实践m，北京：中国水利水电出版社，2001；6 刘建坤，曾巧铃，侯永峰等，路基工程，北京：中国建筑工业出版社，2006；7 王炳龙等，高速铁路路基工程m，北京：中国铁道出版社，2007； 8 宫全美，铁路路基工程m，北京：中国铁道出版社，2007。其他要说明的问题：无题 目： 高速铁路路桥过渡段的设计 学院： 土建学院 专业： 土木工程 学生姓名： 白国华 学号： 06231061 文献综述：随着我国经济政策的调整，铁路建设迎来了新的发展期。因此高等级铁路的安全性、舒适性和可靠性显得越来越重要。相对而言，路桥过渡段上的路基路面研究显得十分薄弱，被列为道铁工程质量的通病。因此，在分析路桥过渡段路基路面常见病害产生原因的基础上，提出了施工中存在的一些问题，针对问题制定了一些改进措施。过渡段路面结构破坏或桥头跳车现象，不仅影响乘车的舒适性、安全性，同时还影响交通的迅速流动和桥梁的工作状态。高速铁路和高速铁路路桥过渡段出现跳车现象，严重影响行车安全。在铁路路桥过渡段由于跳车原因，产生道碴翻浆、路基下沉变形、线路部件损坏、轨面变化等严重的线路病害。在高速公路运营过程中仍然出现不同程度的桥头跳车现象，影响乘车舒适度甚至危及行车安全。目前，路桥过渡段的理论水平还远远落后与实际工程应用，许多实际工程中出现的现象在理论上还找不到依据。路桥过渡段病害产生的原因：路桥过渡段不平顺的根本原因是由于路基与桥台的刚度差异悬殊，路基填料固结程度差，强度相对较低。要改善二者的刚度差，使桥台-路基的刚度均匀渐变。首先需找出过渡段刚度不能均匀渐变的主要原因，在采取措施，才能使得行车平顺。刚度不能均匀渐变的原因主要有以下几点：设计方面：由于主客观原因造成的地质钻探布控过少或钻探深度不足，未能准确探明软基范围和深度，造成软基处治的理论计算与选用的计算参数与实际情况不符，导致软基处治设计未能达到规范要求。设置搭板式路桥过渡段不均匀沉降的常用处治措施，但在多年施工中发现，即使设置了搭板也不能有效地控制路桥过渡段的不均匀沉降，其根本的原因是多事 设计单位未重视搭板的设计，搭板设计不尽合理。施工方面：压实度达不到设计要求，在施工过程中，由于路桥过渡段的位置特殊，压路机难以碾压到位，导致桥台后的填料不易压实，造成部分填土下沉；桥头路堤地基处理不彻底，桥头路堤及锥坡一般位于天然地基上。如果在填土前不作处理或处理不彻底，在路堤土的重力作用下将产生较大变形，特别当路堤较高及原有地基软弱表层清理不彻底时变形更大。而桥梁构造物多采用桩基础或经地基处理的扩大基础等。其沉降量很小， 将产生桥不沉而路沉的不均匀沉降现象，且在车辆动荷载的作用下不均匀沉降继续发展；桥梁通常作为控制工程优先施工。路基工程一般是桥梁建成后施工。路桥过渡段集中填筑， 几乎没有静置沉降和趋于稳定的时间，导致运行后的初期沉降变形较大： 施工质量问题与施工管理问题也是造成过渡段沉降的常见原因。由于上述原因， 通常台背回填区域会发生下沉、搭板支承面吊空、由于台背填土下沉引起搭板枕梁下沉等， 导致车辆过桥跳车， 影响行车舒适。同时由于跳车产生的跳动和冲击，加速桥台、桥头搭板、支座和伸缩缝等损坏而导致养护费用的增加。路桥过渡段的技术处理措施由于路桥过渡段产生原因各有不同。影响程度也不一样，必须区别对待，有针对性的进行处理，才能达到较好效果。根据高速公路线路构造的特点，路桥过渡段处理方法有以下几种措施：1、通过加强路基结构增大基床的竖向刚度， 减小路基结构物的沉降。此类处理方法的主要目的是通过加强路基以达到减小路基与桥梁之间在刚度和沉降方面的差异、降低路桥线线路不平顺的。具体的处理方法有级配粗粒料填筑法、加筋土路堤法、钢筋混凝土搭板法、轻型材料填筑法等。2、级配粗粒料填筑法。为了减少路堤自身的压缩性， 降低其工后沉降，在路桥过渡段中填筑强度高、变形小的级配粗粒料。包括碎石、沙砾石、水泥石灰稳定沙石土、低标号混凝土等。该方法是各国高速铁路设计规范推荐的减少路桥问沉降差的处理方法。该方法设计意图明确。是通过使用级配粗粒料来减小路基自身的压缩性。由于材料性质可靠、易控制， 在较高的压实情况下， 能保证该部位刚度与变形的均匀过渡。但如果使用了优质填料，而没有进行充分的压实，同样会产生较大的沉降，而不能发挥过渡段的功能。所以，对级配粗粒料的填筑压实和检测标准必须进行严格规定，以取保施工质量。3、加筋土路堤法：该方法是通过在路桥过渡段填埋一定数量的加筋材料， 以增加路基强度， 大幅度提高路堤刚度。减小路基变形。通过调整拉筋材料的布置间距和位置， 可将桥背路基与桥梁交界处的台阶式跳跃沉降变成连续斜坡式沉降， 能方便的达到市路桥过渡段平顺的目的。现场试验与室内试验研究表明， 加筋土路堤结构能有效地处理有桥背路基土的沉降而引起的线路不平顺。在施工中 只有按照一定的压实标准填筑， 选用适当的拉筋材料， 可以将桥背路基表面沉降控制在4 5 厘米内， 且沉降为线性连续性。4、钢筋混凝土搭板法：在路桥过渡段范围内路基填土上可设置一钢筋混凝土搭板，一端支承在刚性基础( 桥台)，另一端简支于枕梁上。可利用钢筋混凝土搭板的抗弯刚度来增大轨道的刚度。搭板可水平放置，以可倾斜放置。板后可均匀， 也可渐变。设计时，搭板按简支梁设置，可使刚性桥台与柔性路基的刚度逐渐变化。由于桥台基础和台后路基土体的工后沉降差， 使得搭板竣工是会发生纵坡变化。实测资料表明，其变化值的大小是从分发挥搭板作用，改善桥头行车舒适性的重要控制指标。当大板纵坡变化值在1 4 %以下时，不会影响行车舒适度。5、轻型材料填筑法：由于级配粗粒料含量相度较大，容易引起地基的过大沉降。为此，近年来研究发展了一种减轻结构物自重的工艺方法。该方法可以显著减小桥背路堤填料自身的压缩变形，减弱对地基的竖向加载作用以及对桥台结构的水平压力，从而使填料对地基的变形影响减小。如果该方法与地基处理综合考虑，可降低地基处理的费用。减小地基处理范围以及缩短施工工期。常用的轻型材料有eps( 聚苯乙烯泡沫塑料) 、人工气泡混合土(泡沫水泥砂浆) 、火山灰、粉煤灰等。这些轻型填料都具有良好的力学强度。改变路堤与桥台的连接形式：改进桥头线路结构的形式， 显著改善两个对接的性质完全不同的线路下部结构体系在抗垂直能力方面的差异，使路基材料的模量能逐步过渡。可大大改善过渡段的动力特性。台背路堤填筑前的排水施工：台背路堤的施工应按铁路路排水设计规范要求，充分注意填土的排水，防止水对填土的浸泡和冲刷，可以通过设置横向泄水管和盲沟 使施工填土不至于被浸泡而满足填筑压实度的要求， 通过多年施工发现可以取得良好的施工效果。主要参考文献：1 陈果元,唐小弟,魏丽敏. 客运专线路桥过渡段沉降规律的对比分析j. 中南林业科技大学学报, 2008,(02) . 2 李东. 路桥过渡段施工技术的处理措施j. 民营科技, 2009,(02) . 3 罗俊. 路桥过渡段软基路堤的相关问题探讨j. 科技资讯, 2009,(26) . 4 高延霞,赵陆青. 关于无砟轨道过渡段j. 中国科技信息, 2009,(02) .5 许新桩. 漆水河大桥路桥过渡段注浆加固工程实践j. 西铁科技, 2007,(02) . 6 张希. 高铁路桥过渡段桥头跳车产生原因及处理j.山西建筑, 2008,(21) . 7 李明芳. 浅析路桥过渡段施工技术措施j. 科技信息, 2009,(15) . 8 刘道前. 高速铁路路桥过渡段的处理研究j. 山西建筑, 2009,(19) .9 马鹏程. 路桥过渡段施工技术措施j. 华章, 2009,(08) . 10 沈有国. 浅析路桥过渡段路基路面施工及病害的防治j. 广东科技, 2009,(04) .11 王耀民. 路桥过渡段差异沉降分析及处理j. 沿海企业与科技, 2005,(04)12 崔涛. 路桥过渡段施工方法改进措施j. 科技创新导报, 2008,(02) 13 陈欣. 路桥过渡段病害的处治措施研究j. 科技创新导报, 2008,(14)14 陈英龙. 路桥过渡段路基路面施工及病害的防治j. 科技创新导报, 2009,(27) 15 黄林泉. 基于路桥过渡段产生不均匀沉降问题采取的措施j. 科技创新导报, 2008,(26)16 刘晓晗, 马雷. 路桥过渡段沉降病害及跳车处治的措施j. 中小企业管理与科技(上旬刊), 2009,(04)17 付君华, 刘君胜, 石雅琼. 桥头跳车处理与体会j. 商情(教育经济研究), 2008,(02) 18 吴澄清. 路桥过渡段施工技术分析j. 中国高新技术企业, 2009,(22) 研究方案：一、工程概况京沪高速铁路设计时速为350km/h，对于无砟轨道，要求过渡段路基工后沉降控制在5mm以内。本次设计工点位于天津特大桥与青沧大桥之间，地形平坦，地势开阔，以填方为主，路堤中心最大填高7.69m。二、地质概况地层分别为：粘土，厚23m；粉质粘土，厚1015m；粉土，厚1012m；粉质粘土，厚710m；粉土，未见底；其物理力学指标见表1。水文地质特征：地下水为第四系孔隙潜水，地下水埋深3.10m。地震加速度为0.20g（地震的基本裂度为viii度）。表1 区域岩土物理力学性质指标表岩性天然含水量w天然重度天然孔隙比e0液限wl塑限wp液性指数il塑性指数ip压缩指数a0.1-0.2压缩模量es0.1-0.2天然快剪内摩擦角粘聚力c%kn/m3%mpa-1mpakpa粘土35.018.70.98548.426.80.3821.60.52710.189.631.4粉质粘土28.419.20.82031.518.70.6412.00.4999.789.020.3粉土24.419.90.68027.919.60.578.70.11715.6027.431.0粉质粘土27.219.60.75926.516.20.809.60.3508.819.513.9粉土20.120.50.57724.016.80.487.20.20914.1132.716三、设计方案1、过渡段的长度l=2h+a；h为台后路堤高度；a为常数，取5m。经计算l取20m。参考秦沈客运专线过渡段的设计，如下图：处理台后5米的地基，过渡段设长度为20米，采用掺水泥的级配碎石填筑路堤，示意图如下：2、地基的处理台后5米的地基需要进行处理，地基的处理方法有多种，如：密实法，置换法，复合地基法，加筋法，灌浆法等。根据设计工况分析，路堤填筑高度较大，需要较高的地基承载力，可采用密实法、置换法和复合地基法对地基进行处理，综合比较选用复合地基法。复合地基法，是在天然地基中设置一定比例的增强体（桩体），使桩土共同承担荷载，并具有密实法和置换法的效应。复合地基法包括：振冲碎石桩复合地基，干振碎石复合地基，土桩复合地基，灰土桩复合地基，石灰桩复合地基，深层搅拌水泥土复合地基，粉喷水泥土复合地基，夯实水泥土复合地基，水泥粉煤灰碎石桩复合地基（即cfg桩复合地基）。拟采用cfg桩复合地基处理地基，cfg桩是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌合形成的高粘结强度桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基。通常用下式估算cfg桩复合地基承载力：式中 复合地基承载力标准值，kpa；天然地基承载力标准值，kpa； m面积置换率；n桩土应力比；cfg单桩承载面积，；桩间土强度提高系数；为加固后桩间土承载力标准值；桩间土强度发挥系数，=0.75-0.95；cfg单桩承载力标准值，kn。可按下式计算：式中桩的周长；第i层土与土性和施工工艺有关的极限侧阻力标准值；第i层土厚；与土性和施工工艺有关的极限端阻力标准值；k安全系数，取2.0.（1）桩长 桩端需达到持力层，即需18-28m，取22米。（2）桩径d 一般设计桩为350-600mm，取500mm（3）桩间距s一般桩间距s=（35）d，需根据承载力和置换率确定。（4）桩体强度，单桩竖向承载力标准值，kn；桩的截面积。（5）褥垫层厚度及材料一般取1030cm为宜，取30cm。褥垫材料可用粗砂、中砂、碎石、级配碎石（最大粒径不大于20mm）。3、路堤的设计基床以下路堤应有选a、b组填料和c组碎石、砾石类填料。日本、法国、德国通常采用级配碎石或级配砂砾石中加入3左右的水泥进行过渡段填筑。我国秦沈线在过渡段大多采用级配碎石填筑，桥台背后2 m范围内大型机械压实困难的情况下，在级配碎石中加入5 的水泥、使用小型机械进行夯实，实践证明效果良好。德国、法国一般不采用加筋土的过渡段结构形式，秦沈线施工中由于受耳墙式桥台的影响，加筋土碾压困难，难以充分发挥土工格栅的作用。其在高速铁路过渡段的应用有待进一步研究。碎石级配范围可执行我国300350公里客运专线铁路设计暂行规定中的要求。4、摩擦板的设计 摩擦板采用端刺摩擦板，摩擦板宽度一般为9m，厚度为0.4m，长度根据不同桥梁结构设计确定，一般取50m；倒t型端刺尺寸:上部结构沿线路纵向厚度为1m，沿线路横向宽度为9m，高度为2.75m；下部结构沿线路纵向为8m，沿线路横向为9m，厚度为1m。小端刺尺寸：厚1米，高1米，宽度与摩擦板等同，沿线路方向间距一般3.5 m。端刺、摩擦板及过渡板均采用c30混凝土现场浇筑。5、路基排水 路基面排水设计应结合电缆槽、接触网支柱、声屏障等具体工程条件，适当加强路基排水设施。高速铁路一般采用预制混凝土构件砌筑侧沟等排水设施。在路堤天然护道外，可设置单侧或双侧排水沟，也可利用取土坑排水。排水坡度及其他尺寸可按照铁路路基设计规范中的相关规定处理。预期效果：路基承载力满足要求且过渡段工后沉降达到要求值5mm以内。毕业设计（论文）进度安排：序号毕业设计（论文）各阶段内容时间安排备注1开题报告和外文翻译3周2路桥过渡段的处理方案比选1周3地基处理设计3周4摩擦板的设计2周5过渡段路堤的设计1周6设计说明书，图纸绘制2周7整理设计成果2周指导教师意见：指导教师签名： 审核日期： 年 月 日中文摘要建设高速铁路是我国改革开放建立社会主义市场经济的需要，是国民经济发展和人民生活水平提高的需要，也是强化和优化现代化综合运输体系的需要。高速、舒适、安全是现今铁路的发展方向，而线路的稳定与平顺是必不可少的条件之一。在路基与桥涵等构造物连接处，由于路基与构造物的刚度差别较大，必将引起轨道的不平顺；加之它们产生的沉降不均匀，在连接处极易产生变形差。为此应在路基与横向构造物间设置一定的过渡区域即过渡段，以使轨道结构刚度均匀变化，最大限度地减小路基与构造物间的变形差，以达到保证列车安全、平稳、旅客舒适的目的。本文通过查阅大量的高速铁路路桥过渡段相关资料，对高速铁路路桥过渡段存在的问题、产生原因及工程中的常用处治措施进行了概述，然后针对所给工程概况和地质概况，进行了过渡段路堤的结构设计，确定了路堤的结构形式、基床表层、基床底层等部位的填料类别等。在此基础上，经过初步方案比选后，选择cfg桩复合地基处理技术对过渡段地基进行加固设计。此后，根据地基承载力进行了设计计算，确定了复合地基的桩长、置换率等参数，并对处理后的复合地基沉降量和下卧层的承载力进行了检算。此外，本文还对设计、施工和检测都提出相应的实际操作和技术上的要求。关键词：高速铁路、过渡段、路堤、复合地基处理、cfg桩、沉降、施工abstracthigh-speed railway construction is the need for establishing a socialist market economy in chinas reform and opening upwhen reform and opening up and is the need for improving living standards, but also to strengthen and optimize the needs of modern integrated transport system. high-speed, comfort, safety is the development direction of the current rail, while the line stability and ride comfort is one of the essential conditions. structures such as bridges and culverts in the embankment and the junctions, due to the large differences in stiffness of embankment and structures, it will cause the track irregularity; combined they produce uneven the settlement so it always produce differential settlement in the joints. for those reasons there should be designed a transition region between subgrade and horizontal structures, in order to uniform changes in the orbital structure stiffness, minimize the differences deformation between roadbed and structures in order to ensure train safety, smooth, passenger the purpose of comfort. this paper access to a large number of information about high-speed railway bridge-subgrade transition section, make a overview on the problems of high-speed railway bridge-subgrade transition section and the causes of the problems and the common treatment measures, and then for the given profile and geology engineering, after a preliminary scheme comparison, select the cfg pile composite foundation treatment to reinforce the sections of the foundation. on this basis,i make some design and calculation according to the foundation bearing capacity, determine the length of pile composite foundation, replacement rate and other parameters, and checking the treated composite foundation settlement and the bearing capacity of the weak underlying layer. furthermore reference design the friction plate of the foundation beds surface layer. in addition, the paper propose practical and technical requirements of the appropriate design, construction and testing.key words：high-speed railway, the transition section, embankment, composite foundation treatment, cfg, settlement, construction 第一章 绪论1.1、高速铁路的发展现状自20世纪60年代世界上第一条高速铁路在日本东海新干线投入运营以来，高度铁路技术在日本和欧洲得到了快速的发展。高速铁路以其全天候、快捷准时、安全舒适、运输量大、能源消耗低、污染小等特点引起了世界各国的广泛认同与重视。目前，世界高速铁路的运营速度正朝着越来越快的方向发展。为了满足列车高速、平稳、安全运行的要求，高速铁路的设计标准已越来越高，质量控制指标及施工要求也越来越严格。随着我国经济政策的调整，铁路建设迎来了新的发展期。建设高速铁路是我国改革开放建立社会主义市场经济的需要，是国民经济发展和人民生活水平提高的需要，也是强化和优化现代化综合运输体系的需要，为妥善解决大通道运力紧张和城市间旅客运输开辟了新的途径。2004年1月国务院审议通过的中长期铁路网规划及2007年10月国务院常务会议通过的综合交通网中长期发展规划确定铁路发展目标为：到2020年全国铁路营业旱程达到12万公里，其中建设时速200公里以上的客运专线达18万公里，快速客运网总规模达到5万公里以上。在全国范围内建成“四纵四横铁路快速客运通道，主要包括京哈客运专线、京沪高速专线、京广客运专线、杭州-宁波-深圳快速专线、青岛-太原客运专线、徐州-郑州-兰州客运专线、成都-重庆-武汉-南京快速专线和浙赣客运专线。铁路“十一五”规划提出期间将建设新线17000公里，其中客运专线7000公里，2010年全国铁路营业里程达到9万公里以上，快速客运网规模达到2万公里以上。京沪高速铁路全长1318km，正线设计时速300km/h，基础设施按350km/h考虑(含站内正线)，采用无砟轨道并一次铺设跨区间无缝线路。车站范围不能与正线分隔的路基工程执行高速铁路技术标准，能与正线明显分隔的路基工程根据站内轨道类型以及不同工程类型设置原则选用不同标准，咽喉区采用高速铁路技术标准。全线路基工程正线长度累计232.38km，有软土路基、松软土路堤、岩溶路基、浸水路堤、下蜀黏土路基和黄土路基等。在路基工程的设计和施工中制定严格的路基工程工后沉降控制标准和路基填筑质量控制标准，强化路基基床结构设计、轨道基础竖向刚度出现突变的路堤与桥(涵) 、路堤与路堑、路堑与隧道连接处的过渡结构设置、不同地基条件的地基加固处理措施设计等，以控制路基刚度和沉降变形，强化地基的地质勘察，严格执行路基地基处理和路堤填筑的施工质量控制，做好路基沉降变形的分析与评估。因此，高等级铁路的安全性、舒适性和可靠性显得越来越重要，相对而言，路桥过渡段上的路基路面研究显得十分薄弱，被列为道铁工程质量的通病。1.2、 路桥过渡段的病害分析路桥结构的工后沉降差引起的轨面弯折变形是影响高速列车安全与舒适运行的主要因素。过渡段路堤地基的总沉降量约为路堤高度的0.59 1.5，其中80%发生在施工期间，工后沉降占2o%。路基面的沉降主要由地基下沉引起的，在地基条件、填料性质和压实参数等满足设计暂行规定技术标准的情况下，过渡段路基面的沉降在竣工后的初期发展较快，半年到1年后基本稳定。高速铁路和高速铁路路桥过渡段出现跳车现象，严重影响行车安全。在铁路路桥过渡段由于跳车原因，产生道碴翻浆、路基下沉变形、线路部件损坏、轨面变化等严重的线路病害。路桥过渡段存在着程度不等的跳车现象，而产生这一现象的主要原因有以下几个方面：（1）地基条件原因现在许多既有线路是修筑在地基条件较差，并未经很好处理的软地基土上。在软土基上路桥过渡段的路和桥的工后沉降量是不同的，在路基过渡处必然有沉降差。路桥过渡段由于结构要求，桥头路基填筑高度较大，产生的基础应力也较高，因此在路桥过渡段产生的沉降较其他路段大些。由于地基上的性质及结构的不同，产生的沉降和沉降达到的稳定所需要的时间是不同的。对于粉质土地基和中e低压缩性的黏土地基，其全部完成沉降需要几年的时间；对于高压缩性黏土地基、饱和软黏土地基，则其全部完成沉降需要十几年甚至几十年的时间。所以地基工后沉降是地基造成桥头跳车的成因。（2）桥台后填料的成因桥台后路堤填料一般全是用的填土。由于施工原因，往往作业面相对狭小，碾压质量不易控制，其压实度达不到设计要求。即使是施工时压实度全部达到设计要求，而在运营时路堤填土本身的自重和动荷载的作用，都将使路堤填土进一步压缩变形。这种变形是填土高度的0.5%-1%使得路桥过渡处出现沉降差。桥台前的防护工程由于受到土压力的水平作用，将产生一定的水平位移，会使路桥过渡处的路基出现一定的沉降变形。路桥过渡处常会产生细小的伸缩裂缝，经过地表水或是雨水的渗透后，会使路基填土出现病害，强度降低，产生沉降，或由于水的渗透流动带走填料中的细颗粒土，使得路桥过渡处出现沉降变形。（3）设计及施工原因设计方面：由于主客观原因造成的地质钻探布控过少或钻探深度不足，未能准确探明软基范围和深度，造成软基处治的理论计算与选用的计算参数与实际情况不符，导致软基处治设计未能达到规范要求。以往在设计中没有把路桥过渡段作为一种结构物来考虑，没有较为合理的设计要求。设计时对路桥过渡区段的施工碾压过程考虑不周，对填料的要求不严格，桥台后排水设计不周，这些因素将影响其施工质量。设置搭板式路桥过渡段不均匀沉降的常用处治措施，但在多年施工中发现，即使设置了搭板也不能有效地控制路桥过渡段的不均匀沉降，其根本的原因是设计单位未重视搭板的设计，搭板设计不尽合理。施工方面：压实度达不到设计要求，在施工过程中，由于路桥过渡段的位置特殊，压路机难以碾压到位，导致桥台后的填料不易压实，造成部分填土下沉；桥头路堤地基处理不彻底，桥头路堤及锥坡一般位于天然地基上。如果在填土前不作处理或处理不彻底，在路堤土的重力作用下将产生较大变形，特别当路堤较高及原有地基软弱表层清理不彻底时变形更大。而桥梁构造物多采用桩基础或经地基处理的扩大基础等。其沉降量很小，将产生桥不沉而路沉的不均匀沉降现象，且在车辆动荷载的作用下不均匀沉降继续发展；桥梁通常作为控制工程优先施工。路基工程一般是桥梁建成后施工。路桥过渡段集中填筑，几乎没有静置沉降和趋于稳定的时间，导致运行后的初期沉降变形较大：施工质量问题与施工管理问题也是造成过渡段沉降的常见原因。施工时对工期和工序安排不当，以致使路桥过渡区段的填土碾压工作安排在施工的工期的尾部，被迫赶工期，不能够很好地控制填土压实质量，使得填土本身出现沉降变形。施工时对路桥过渡区段的回填料不按设计要求填筑，采用不良填料，或是碾压厚度超过要求，或是实度达不到设计要求，造成质量缺憾，施工时碾压机械配置欠佳，压实功率不够，又没有进行分层质量检查，使得压实质量控制达不到要求。（4）重桥轻路意识的原因设计及施工中重桥轻路的意识是影响路桥过渡区段施工质量的又一因素。以往在铁路建设工程中，桥梁建设不仅工程建设巨大，投资多，而且有时还是保证线路正常通车的关键。从以往的施工过程看，往往是路桥分家，重桥轻路。桥梁施工集中了大量精干的工程技术人员，而路基施工未能投入必要的技术人员。在施工中路桥过渡区段又是质量控制的薄弱环节。往往在铺轨架桥时，或正常运营一段时间后路桥过渡区段的问题才明显出现。（5）路基与桥台结构差异的原因桥台一般是刚性的，而路基则是柔性的。由于这两种结构的差异，在路桥过渡区段内，当受到动荷载作用时，在刚柔之间必然存在着沉降差。路桥过渡区段由于其刚性不同，自重不同，强度不同，在外力作用下又是应力集中的区域，因此是影响线路运营的薄弱环节。路基与桥墩相比，路桥过渡区段桥台的水平稳定性更处于不利的位置。桥台前后由于荷载条件不同，桥台前没有荷载，桥台后有填土的水平土压力的作用，使桥头受到较大的水平推力。如设计和施工时没有相应的措施，则往往会造成事故，如软基上出现的桥台位移，桩基剪断等。（6）轨道技术状态的因素高速铁路要求轨上竖向综合刚度保持均匀一致，即桥上的竖向刚度与路基上的竖向刚度保持一致。桥上是有碴轨道还是无碴轨道，路桥过渡区段内轨枕垫刚度匹配与否都与传递到路基及桥头上的冲击作用力的大小有关。1.3、路桥过渡段的技术处理措施由于路桥过渡段产生原因各有不同。影响程度也不一样，必须区别对待，有针对性的进行处理，才能达到较好效果。根据高速公路线路构造的特点，路桥过渡段处理方法有以下几种措施：（1）通过加强路基结构增大基床的竖向刚度， 减小路基结构物的沉降。此类处理方法的主要目的是通过加强路基以达到减小路基与桥梁之间在刚度和沉降方面的差异、降低路桥线线路不平顺的。具体的处理方法有级配粗粒料填筑法、加筋土路堤法、钢筋混凝土搭板法、轻型材料填筑法等。（2）级配粗粒料填筑法。为了减少路堤自身的压缩性， 降低其工后沉降，在路桥过渡段中填筑强度高、变形小的级配粗粒料。包括碎石、沙砾石、水泥石灰稳定沙石土、低标号混凝土等。该方法是各国高速铁路设计规范推荐的减少路桥问沉降差的处理方法。该方法设计意图明确。是通过使用级配粗粒料来减小路基自身的压缩性。由于材料性质可靠、易控制，在较高的压实情况下， 能保证该部位刚度与变形的均匀过渡。但如果使用了优质填料，而没有进行充分的压实，同样会产生较大的沉降，而不能发挥过渡段的功能。所以，对级配粗粒料的填筑压实和检测标准必须进行严格规定，以取保施工质量。（3）加筋土路堤法：该方法是通过在路桥过渡段填埋一定数量的加筋材料，以增加路基强度，大幅度提高路堤刚度。减小路基变形。通过调整拉筋材料的布置间距和位置，可将桥背路基与桥梁交界处的台阶式跳跃沉降变成连续斜坡式沉降，能方便的达到市路桥过渡段平顺的目的。现场试验与室内试验研究表明，加筋土路堤结构能有效地处理有桥背路基土的沉降而引起的线路不平顺。在施工中只有按照一定的压实标准填筑，选用适当的拉筋材料，可以将桥背路基表面沉降控制在45厘米内，且沉降为线性连续性。（4）钢筋混凝土搭板法：在路桥过渡段范围内路基填土上可设置一钢筋混凝土搭板，一端支承在刚性基础( 桥台)，另一端简支于枕梁上。可利用钢筋混凝土搭板的抗弯刚度来增大轨道的刚度。搭板可水平放置，以可倾斜放置。板后可均匀，也可渐变。设计时，搭板按简支梁设置，可使刚性桥台与柔性路基的刚度逐渐变化。由于桥台基础和台后路基土体的工后沉降差，使得搭板竣工是会发生纵坡变化。实测资料表明，其变化值的大小是从分发挥搭板作用，改善桥头行车舒适性的重要控制指标。当大板纵坡变化值在14%以下时，不会影响行车舒适度。（5）轻型材料填筑法：由于级配粗粒料含量相度较大，容易引起地基的过大沉降。为此，近年来研究发展了一种减轻结构物自重的工艺方法。该方法可以显著减小桥背路堤填料自身的压缩变形，减弱对地基的竖向加载作用以及对桥台结构的水平压力，从而使填料对地基的变形影响减小。如果该方法与地基处理综合考虑，可降低地基处理的费用。减小地基处理范围以及缩短施工工期。常用的轻型材料有eps(聚苯乙烯泡沫塑料) 、人工气泡混合土(泡沫水泥砂浆)、火山灰、粉煤灰等。这些轻型填料都具有良好的力学强度。改变路堤与桥台的连接形式：改进桥头线路结构的形式，显著改善两个对接的性质完全不同的线路下部结构体系在抗垂直能力方面的差异，使路基材料的模量能逐步过渡。可大大改善过渡段的动力特性。1.4、过渡段施工的注意事项过渡段施工的主要原理是从刚度和强度相差悬殊的路堤至桥台间设置一定长度的过渡区域，使得线路纵向路堤至桥台之间的强度和刚度均匀过渡。从而达到减小冲击、保证列车运行安全舒适，控制工后沉降量，消除路基病害的目的。1.4.1 地基处理中的防排水地基处理中及处理后，应按照设计要求做好地面的防排水工作，设置排水沟、截水沟等，疏导水流，防止降水及其他水流对地基的浸泡。1.4.2 台后基坑回填基坑按照设计材料及时回填，避免积水。当用渗水料回填时要分层夯填，分层检测压实指标，保证回填质量。1.4.3 台后过渡段的填筑我国秦沈客运专线路桥过渡段大多采用级配碎石填筑，新建时速200km客货共线铁路设计暂行规定中，要求过渡段基床表层采用级配砂砾石或级配碎石填筑，基床表层以下采用级配碎石填筑。采用级配碎石填筑过渡段时，要注意以下事项:（1）压实机具的选择。过渡段与邻接路基要同步填筑，选用大吨位振动压路机作为压实主要设备，为保证靠近桥台部位及边角部位的压实效果，辅以小型手扶式振动压路机、手扶式振动冲击夯进行压实。（2）严格控制填料含水量。填料含水量的偏离会对压实检测指标产生很大的影响，必须采取有效办法，精确控制填筑压实时的含水量，确保压实质量。（3）及时填筑并控制好分层厚度。填筑施工在桥台施工完成后尽快进行，对于地基处理的工点，更应优先安排施工，以达到减小工后沉降量的目的。填筑时按试验得出的分层厚度进行摊铺与碾压，可采用在桥台背画线标注等办法控制好分层厚度。第二章 工程概况及设计方案2.1、工程概况京沪高速铁路设计时速为350km/h，对于无砟轨道，要求过渡段路基工后沉降控制在5mm以内。本次设计工点位于天津特大桥与青沧大桥之间，地形平坦，地势开阔，以填方为主，路堤中心最大填高7.69m。2.2、地质概况地层分别为：粘土，厚23m；粉质粘土，厚1015m；粉土，厚1012m；粉质粘土，厚710m；粉土，未见底；其物理力学指标见表1。水文地质特征：地下水为第四系孔隙潜水，地下水埋深3.10m。地震加速度为0.20g（地震的基本裂度为viii度）。表2.1 区域岩土物理力学性质指标表岩性天然含水量w天然重度天然孔隙比e0液限wl塑限wp液性指数il塑性指数ip压缩指数a0.1-0.2压缩模量es0.1-0.2天然快剪内摩擦角粘聚力c%kn/m3%mpa-1mpakpa粘土35.018.70.98548.426.80.3821.60.52710.189.631.4粉质粘土28.419.20.82031.518.70.6412.00.4999.789.020.3粉土24.419.90.68027.919.60.578.70.11715.6027.431.0粉质粘土27.219.60.75926.516.20.809.60.3508.819.513.9粉土20.120.50.57724.016.80.487.20.20914.1132.7162.3、设计方案2.3.1 过渡段的形式（1）按原材料分：有级配碎石过渡段、级配碎石掺5%水泥过渡段、混凝土砌块过渡段。级配碎石过渡段主要用于路堤与路堑、路堤与涵洞的过渡段；掺水泥的级配碎石、混凝土砌块主要用于路堤与桥台的连接。（2）按断面形式分：有正梯形和倒梯形两种（如下图）根据路堤与过渡段施工先后而采用不同的形式：先施工过渡段采用正梯形，反之先施工路堤则采用倒梯形。不管正梯形还是倒梯形，当构造物较高或路堤填土较高时，过渡段地基系数k均不易检测，如条件允许最好安排路堤与过渡段同时施工，效果最佳。图2.1 过渡段断面图（a）正梯形断面（b）倒梯形断面）2.3.2 过渡段的设计过渡段的设计目的在于有效减小路基与不同工程类型之间的差异沉降，实现不同结构之间刚度的平顺过渡，特殊条件下用于维持轨道结构的纵向稳定。过渡段通常采用适宜的结构形式、优质填料及较高的压实标准实现上述目标。设计时通常结合其所处位置的地质条件、地形条件，充分考虑施工方案的可行性，进行必要的横断面和纵断面设计，特别要注意从地基沉降、基床以下路堤、基床结构、轨道结构的纵向过渡评估分析。参考秦沈客运专线大多数路桥过渡段采用在桥台与路基填土问填筑倒梯形级配碎石的方式进行过渡，过渡段长度不小于20m。如下图：图2.2 秦沈线级配碎石填筑过渡段示意图所以本设计采用掺5%水泥的级配碎石进行填筑，断面形式采用倒梯形，示意图如下：图2.3 路桥过渡段断面示意图2.3.3 过渡段基本尺寸的确定：采用沿线路纵向倒梯形过渡，过渡段的长度按下式确定：式中 l过渡段的长