铁路客运专线箱梁预制场地基处理设计

铁路客运专线箱梁预制场地基处理设计

张立青

(中铁第五勘察设计院集团有限公司,北京　102600)

摘　要:铁路客运专线箱梁预制场地基土中不少为软弱土和不良土,由于箱梁预制场对地基要求严格,因此,与普通大型临时工程设施的要求有着本质区别。文章总结了笔者2006～2008年主持和参与的数十个客运专线预制场地基处理设计经验,针对预制场地基土质复杂、荷载大、变形标准要求高的特点,对预制场地基处理的设计进行了论述。关键词:铁路客运专线;箱梁预制场;地基处理设计中图分类号:TU472　　　文献标志码:B　　　文章编号:1003-8825(2010)01-0161-02

1　概述

铁路客运专线箱梁截面大、重量大、标准高,

搬、移、运、架控制要求严格,无法通过铁路长距离运输,不能采用传统的“工厂集中预制,铁路运输到桥位架设”的方法,只能采取以现场预制和架桥机桥位架设为主、桥位现浇和移动模架造桥为辅的施工方法。全国各地设有大量的现场预制场,已成为客运专线建设最大的临时工程。

箱梁预制场宜建在地质条件良好的场地上,但有时因条件限制必须在地质条件不良地基上修建;因箱梁制造标准高,故对制存过程中的结构物基础和地基变形的要求高,即使较好地基,某些结构物的基础也须进行地基处理。箱梁预制场重要结构物如制梁台座、存梁台座、轮轨式搬梁机轨道等,直接关系到制梁、存梁、提梁、运梁的质量和安全。这些重要结构物的地基承载力一般要求在200kPa以上,作好其地基处理设计十分重要。

2　预制场地基处理的对象和目的

对于特殊地基土,主要是消除其不良特性,如湿陷

性、胀缩性、融陷性等,保证主要结构物的质量和安全。

3　处理方法的分类及适用范围

[1]～[3]

铁路各线预制场地基的情况差别大,即使同一预

制场,各部位的地质情况也可能差别较大,

预制场地基处理的对象主要是场区的软弱土和特殊土地基。软弱土地基是指由淤泥、淤泥质土、充填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基,这在我国客运专线预制场普遍存在;特殊土地基大部分带有区域性特点,包含软土、湿陷性黄土、膨胀土、红黏土和冻土、填土、山区地基等,如郑西线存在的湿陷性黄土、武广线存在的溶岩和溶洞、哈大线存在的冻土等。

预制场地基处理的目的是提高场区不良地基的承载力,保证地基的稳定性;降低不良地基的压缩性,减少预制场结构物基础的沉降,特别是不均匀沉降;

收稿日期:2009-01-20

作者简介:张立青(1978-),男,山东海阳人。工程师,主要研

究桥梁工程技术。E-mail:zlq@2631net。

预制场地基处理须结合地质、制梁工期和工程投资等情况,根据预制场的实际特点来进行地基处理方法分类。设计经验显示,一种地基处理方法可能有两重或多重功效,一个地基处理工程也可能采用两种或者多种地基处理方法进行复合处理。

预制场土建结构物基础附加应力对地基影响深度一般不会超过20m。加之受工期、投资、环保等条件的限制,实际工程较少使用工期长费用高的地基处理措施,因此,在预制场地基处理中尚未采用排水固结法、高喷注浆法之类地基处理方法。311　垫层处理法

垫层处理法应用最普遍,处理后地基承载力可达250～300kPa。需要指出的是,垫层法处理的厚度不宜超过3m,否则应同其他处理方法进行经济技术比较。该法适用于浅层疏松黏性土、松散砂性土、湿陷性黄土及杂填土。312　强夯法

强夯法可提高地基的承载力并降低其压缩性,亦可改善地基土抵抗振动液化的能力和消除湿陷性。由于强夯法理论还不成熟,用它处理地基须根据场地地质条件和预制场结构物不同要求,通过试夯正确地选用强夯参数。强夯法适用于无黏性土、杂填土、非饱和黏性土以及湿陷性黄土等,在石太客运专线、郑西客运专线应用较多,如石太线解愁梁场采用强夯技术,取得较好的经济技术效果。313　灰土桩挤密法

灰土桩挤密法适用于处理地下水位以上、深度5～15m的湿陷性黄土或素填土和杂填土地基,主要用于提高人工填土地基的承载力,处理后承载力可达200～300kPa。地下水位以下或含水量超过25%的

路基工程

・162・

SubgradeEngineering

　　　　　　　　　　2010年第1期(总第148期)

土,不宜采用灰土桩挤密法。该法适用于湿陷性黄土、人工填土、非饱和黏性土,在石太客运专线和郑西客运专线,以及郑西线临潼梁场等采用较多。314　深层搅拌法

深层搅拌法用于增大软土地基的承载能力,减少沉降量。加固深度通常为5～20m,在大面积处理地基如轮胎式搬梁机走行通道应用较多。从经济和技术考虑,多采用水泥系深层搅拌桩。适用的地基土为黏性土、冲填士、粉细砂,砂砾石等,在甬台温客运专线和东南沿海客运专线应用较多,如甬台温线河头梁场采用水泥搅拌桩法处理轮胎式搬梁机通道的淤泥质粘土地基。

[4]

315　水泥粉煤灰碎石桩法

水泥粉煤灰碎石桩法一般遵从复合地基计算方法,在预制场地基处理设计中,为防止基础过大不均匀沉降,特在部分结构物基础下不设褥垫层而将CFG桩头直接深入结构物基础,这样既可充分利用CFG桩的刚性,又增加上部结构刚度,但需注意的是采取切实措施保证桩头质量。该法适用于粘性土、粉土、砂土和正常固结的素填土等。另外,CFG桩头加钢筋后对冻土地基也有较强的适用性。该法在各线上被大量应用,如哈大客运专线宽城梁场制梁台座采用CFG桩处理冻土地基。316　石灰桩法

作为一种柔性桩,石灰桩法应注意其设计参数的控制,包括桩径、桩长、置换率、桩距和布桩范围等。该法适用如杂填土、素填土、一般黏性土、淤泥质土和淤泥、湿陷系数不大的黄土类土,以及透水性小的粉土等。在城市周边应注意其对环境的影响,并采取适当措施进行控制。石灰桩法在甬台温客运专线和东南沿海客运专线都有应用,如甬台温客运专线河头梁场部分区域采用了该法。

4　选用原则及注意事项411　地基处理方法的选用原则

由于预制场分布的广泛性及其地基处理的特殊性,在选用地基处理方法时应考虑以下因素:预制场结构物的构造、刚度、结构受力体系、材料和使用要求,荷载大小、分布和种类,基础类型、分布和埋深,基底应力、天然地基承载力、稳定安全系数和变形允许值等;场区地形及地质成因、地基成层状态,软弱土层厚度、不均匀性和分布范围,持力层位置及状况,地下水情况及地基土的物理和力学性质。由于预制场常设在城市周边,因此应考虑地基处理对环境的影响,如采用强夯和挤密桩法时,应考虑震动和噪音对临近建筑物和居民的干扰影响,还应考虑施工的占地条件、建设工期的长短、工程用料情况、施工难易程度、施工队伍的素质技能等。

合理的地基处理方法原则上是技术可靠,经济合理,可满足施工进度的要求。一个预制场采用单一地基处理方法有时是难以满足要求的,一般需要采用两

种或两种以上地基处理方法组成的综合处理方案。如在郑西客运专线偃师一号梁场制梁台座下地基采用强夯和CFG桩进行综合处理,才保证了制梁台座对地基承载力和变形的要求。412　预制场地基处理设计步骤41211　调查研究

包括对预制场地质勘察、土工试验以及对拟采用的方案及过去使用经验的调查研究。预制场作为一种特殊的大临工程,地基处理投资巨大,在某预制场曾发生未进行地质勘查而出现重大地基处理事故,故预制场必须进行地质勘察。调查研究应根据场区地质条件、结构物类型、使用要求、对周围环境影响、用料情况和施工条件、工期、经济和施工素质等因素,初步选定几种可供考虑的地基处理方案。对初步选定的几种地基处理方案,分别从预期处理效果、材料来源和消耗、施工机具和进度、对周围环境影响和造价等各种因素,进行技术经济分析和对比,从中选择最佳的地基处理方案。41212　计算分析

在进行预制场地基处理设计中,方案比较、设计计算都可充分运用计算软件进行快速有效的分析,但事前应充分利用室内试验成果,同时辅以一定数量的现场原型试验。41213　现场试验和监测

由于预制场地基处理的特殊性和重要性,在施工过程中和过程后必须进行现场实体试验和监测,特别是对于要求严格的预制场重要结构物的地基处理应通过观测分析,为下一阶段的工作提供可靠依据。41214　反分析

在预制场地基处理中进行反分析是很必要的。通过反分析,用以验证设计,确保工程质量和安全。一般,根据实测资料的反分析而得出的参数值,要比前一阶段的计算更接近实际,据此可修改设计,并可获得许多宝贵经验以指导下一工程。

以上四个环节是解决预制场地基处理设计问题的合理方法,也符合近年来国际岩土工程界提出的动态设计法,即边观察边分析的设计方法。

5　结语

客运专线预制场地基处理的设计方法和经验,总的就是要针对不同的地质条件、不同的结构物选定最合适的基础形式。同时应不断推广和发展各种地基处理技术,才能保证箱梁的质量和施工安全,取得良好的技术、经济和社会效益。参考文献:

[1]地基处理手册编写委员会.地基处理手册[M].19881[2]王珊.地基处理新技术及其工程实例实用手册[M].20021[3]中铁第五勘察设计院集团有限公司.各套客运专线预制场设

计图[R].2006～20081

[4]汤晓光,等1武广客运专线CFG桩施工方法试验研究[J]1

路基工程,2007(4)1

李登辉,等:时速200公里客运专线风沙路基施工技术・163・

时速200公里客运专线风沙路基施工技术

李登辉,杨小东

(中铁二局机械筑路工程有限公司,成都　610031)

摘　要:沙漠地区路基施工存在填料含水量损失快、运输及压实困难的特点。文中以太中银铁路在陕北风沙地区的路基填筑工艺研究为例,对设计200km/h客运专线风沙路基施工所涉及的填料运输、碾压、检测及防护等技术进行探讨,为类似条件下的铁路施工提供技术参考。关键词:时速200公里;铁路;风沙路基;施工中图分类号:U238;U419　　文献标志码:B　　文章编号:1003-8825(2010)01-0163-03

1　工程概况

太(原)中(卫)银(川)铁路设计时速160km,预

留时速200km技术条件,为客货共线铁路,按客运专线标准进行施工管理。由中铁二局承建的SJS-Ⅲ标段,全长约4014km,位于陕北榆林地区靖边县境内,地处毛乌素沙漠南缘。根据设计,大多数施工地

段的路堤本体及基床底层范围内,采用沿线富积的天

[1]

(细砂、粉细砂)填筑。这种填料在夏然风积沙

季蒸发量大,含水损失快、轮式机械在干沙上行走容易下陷,造成运输和碾压十分困难。为保证路基填筑质量和合理的设备配置,在正式施工前,必须进行工艺试验。路基设计标准横断面如图1。

收稿日期:2009-06-24

作者简介:李登辉(1974-),男,四川三台人。工程师,主要从

事施工技术管理方面的工作。E-mail:YXD028

@1631com。

2　试验及检测标准211　填筑层检测标准

根据设计及相关规范要求,基床底层及以下路堤

DesignofFoundationTreatmentofBoxGirderPrefabricatingYard

inPassengerDedicatedRailwayLine

ZHANGLi2qing

(The5thSurveyandDesignInstituteGroupCo.,LtdofCRCC,Beijing102600,China)

Abstract:Thefoundationsoilofboxgirderprefabricatingyardinpassengerdedicatedlinesismainlyofsoft

soilandpoorsoil.Forthestrictrequirementoffoundationbyboxgirderprefabricatingyard,itissubstantiallydifferentfromthatofgenerallarge2scaletemporaryengineeringfacilities.Thispaperconcludestheauthorπsex2perienceindesignoffoundationtreatmentoftensofprefabricatingyardsinpassengerdedicatedlinespresidedandparticipatedduring2006～2008.Forcompositesoilquality,largeloadandhighdeformationrequirementofprefabricatingyardfoundation,thepaperdiscussesdesignoffoundationtreatmentofprefabricatingyard.Keywords:passengerdedicatedline;boxgirderprefabricatingyard;foundationtreatmentdesign