減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)在鐵路箱梁制梁臺(tái)座中的應(yīng)用

歐啟君

摘 要：將減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)引入鐵路箱梁制梁臺(tái)座設(shè)計(jì)，可充分利用軟土地區(qū)上覆硬殼層的承載能力，并控制沉降，克服常用的樁基礎(chǔ)造價(jià)高和筏板基礎(chǔ)沉降較大的缺點(diǎn)，同時(shí)滿足鐵路箱梁臺(tái)座的承載力和沉降要求，提高基礎(chǔ)剛度，方案較其它形式經(jīng)濟(jì)高效。

關(guān)鍵詞：減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)；制梁臺(tái)座；鐵路箱

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.080

1 概述

鐵路箱梁制梁場(chǎng)選址一般要求位于水文地質(zhì)條件好，土石方工程和基礎(chǔ)加固較少的平坦地域，然而受條件所限，個(gè)別制梁場(chǎng)不可避免地要設(shè)在地質(zhì)條件較差的區(qū)域。對(duì)鐵路箱梁制梁臺(tái)座而言，雖為臨時(shí)工程，但對(duì)基礎(chǔ)的剛性要求較高，受承載力和沉降要求的雙重控制，要求在滿足承載力的前提下，整體的沉降宜不大于20mm。目前常規(guī)的鐵路箱梁制梁臺(tái)座在地基條件較差時(shí)多采用樁基礎(chǔ)，也有個(gè)別采用復(fù)合地基基礎(chǔ)的工程案例。本文結(jié)合某梁場(chǎng)臨時(shí)工程的設(shè)計(jì)案例，總結(jié)出了在軟土地區(qū)合理利用上覆硬殼層來滿足臺(tái)座對(duì)基礎(chǔ)的承載力要求，再通過疏布管樁來滿足沉降控制要求的減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)形式，對(duì)類似的工程有參考意義。

2 工程概況

某梁場(chǎng)選址場(chǎng)區(qū)屬濱海平原地貌單元，地表層上覆粉土硬殼層，其下土層依次為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土夾粉土、粉質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土夾粉土、粉土、粉砂層。各土層的力學(xué)參數(shù)如下表1所示：

預(yù)制梁為新設(shè)計(jì)的無(wú)砟軌道后張法預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁，32 m梁重約725t。

3 制梁臺(tái)座方案比選

制梁臺(tái)座設(shè)計(jì)控制工況考慮以下兩種情況：第一種工況為梁體澆筑完畢尚未張拉時(shí)，荷載基本均布于制梁臺(tái)座上；第二種工況為臺(tái)座上箱梁初張拉完畢尚未提（移）梁時(shí)，荷載較為集中于制梁臺(tái)座兩端約3.5m長(zhǎng)度范圍內(nèi)。

在本工程中初步擬定兩個(gè)方案進(jìn)行比選：（1）樁梁框架式制梁臺(tái)座；（2）筏板式制梁臺(tái)座。

3.1 樁梁框架式制梁臺(tái)座設(shè)計(jì)

樁梁框架式制梁臺(tái)座結(jié)構(gòu)如圖1所示?；A(chǔ)采用打入預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)（PHC 400 AB 95型），樁頂設(shè)置三道縱梁作為底模支撐，樁與上部結(jié)構(gòu)形成整體結(jié)構(gòu)，兩側(cè)設(shè)置兩道條形基礎(chǔ)作為側(cè)模支腿支撐。

樁梁框架式結(jié)構(gòu)不考慮基底土的承載貢獻(xiàn)，僅考慮打入樁的豎向承載力，上部荷載經(jīng)底（側(cè)）模支架傳至底（側(cè)）模臺(tái)座，再傳至管樁基礎(chǔ)上。計(jì)算時(shí)臺(tái)座簡(jiǎn)化為連續(xù)梁模型，參照前述的兩種控制工況分別進(jìn)行截面和配筋計(jì)算。同時(shí)根據(jù)兩種控制工況下的樁基反力確定打入樁長(zhǎng)。算得打入樁長(zhǎng)約18m，臺(tái)座兩端中心點(diǎn)沉降約18mm，此方案結(jié)構(gòu)整體具有較大的剛度，變形（沉降）控制較好，但工程數(shù)量相對(duì)較大，經(jīng)濟(jì)性較差。

3.2 筏板式制梁臺(tái)座設(shè)計(jì)

臺(tái)座設(shè)計(jì)為筏板式，采用彈性地基板模型計(jì)算地基應(yīng)力和板截面配筋。擬定的臺(tái)座形式如圖2所示：

算得第一種工況（澆筑工況）下臺(tái)座底最大地基應(yīng)力，第二種工況（張拉后工況）下臺(tái)座底最大地基應(yīng)力。

參照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》，基地粉土層經(jīng)寬度修正后的地基承載力特征值計(jì)算如下：，地基承載力滿足要求。

下層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土軟弱下臥層承載力校核如下：

淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層頂面處的附加壓力值：；

軟弱下臥層頂面處土的自重壓力值：；

基礎(chǔ)底面處土的自重壓力值：；

地基壓力擴(kuò)散線與垂直線的夾角，偏安全取值： ；

以上，算得， 。

軟弱下臥層修正后的地基承載力特征值計(jì)算如下：。

，軟弱下臥層地基承載力滿足要求。

參照規(guī)范，按分層總和法計(jì)算最終變形量。

計(jì)算深度：，計(jì)算至粉質(zhì)黏土夾粉土層。

變形計(jì)算深度范圍內(nèi)的壓縮模量的當(dāng)量值，查得沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。

算得最終變形量，沉降過大，不滿足變形控制要求。

顯然以上兩個(gè)方案中方案一有較好的承載能力和結(jié)構(gòu)剛度，整體沉降變形較小，但工程造價(jià)較高，經(jīng)濟(jì)性差；方案二經(jīng)濟(jì)性較好，地基土承載能力基本滿足要求，但沉降過大，不滿足基礎(chǔ)的剛度控制要求。鑒于以上兩個(gè)方案均存在結(jié)構(gòu)及經(jīng)濟(jì)性上的不足，對(duì)二者進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)制梁臺(tái)座采用減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)。

4 減沉符合疏樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

在原筏板式制梁臺(tái)座基礎(chǔ)下疏布管樁用于減沉，擬定的基礎(chǔ)布置如圖3所示。

擬定打入樁長(zhǎng)25m，算得樁基的承載力特征值Ra=908.5kN。

參照減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算：算得土基底壓應(yīng)力，最大樁基反力，基礎(chǔ)的承載力滿足要求。

參照《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ 94-2008）公式5.6.2-1對(duì)基礎(chǔ)沉降s進(jìn)行計(jì)算：

式中：s—樁基中心點(diǎn)沉降量（mm）； ss—由承臺(tái)底地基土附加壓力作用下產(chǎn)生的中點(diǎn)沉降（mm）； sp —由樁土相互作用產(chǎn)生的沉降（mm）。

算得最終沉降量s=19mm，滿足不大于20mm之要求。

5 結(jié)語(yǔ)

在軟土地區(qū)高速鐵路箱梁制梁臺(tái)座設(shè)計(jì)中采用減沉復(fù)合疏樁基礎(chǔ)是一次成功的嘗試，目前此基礎(chǔ)已應(yīng)用于某在建鐵路箱梁預(yù)制場(chǎng)，累計(jì)使用已有半年之久，經(jīng)持續(xù)的沉降觀測(cè)發(fā)現(xiàn)目前臺(tái)座的沉降已趨于穩(wěn)定，累計(jì)的產(chǎn)生的沉降約為13mm，滿足規(guī)范和施工生產(chǎn)控制要求。此結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)可供以后的類似工程參考使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]鐵建設(shè)[2008]189號(hào).鐵路大型臨時(shí)工程和過渡工程設(shè)計(jì)暫行規(guī)定[S].

[2]戴必輝，喻澤紅，王松.高速鐵路客運(yùn)專線存梁臺(tái)座沉降計(jì)算分析[J].路基工程，2011（03）：41-44.

[3]孫紅林.高速鐵路路基疏樁筏基研究及應(yīng)用[J].巖土工程技術(shù)，2013（04）：95-99.

[4]王國(guó)欣，肖緒文，敖長(zhǎng)江.客運(yùn)專線梁場(chǎng)制梁臺(tái)座地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2008（10）：44-45.

[5]苗雨.軟土地區(qū)預(yù)制梁臺(tái)座方案計(jì)算與分析[J].鐵道建筑技術(shù)，2012（增1）：248-252.