基于软基条件下的客运专线900T箱梁预制场基础设计.doc

1、基于软基条件下的客运专线 900T 箱梁预制场基础设计摘要：随着我国高铁时代的到来，高速铁路客运专线的修建进入到一个新时期，而高铁通常采用预制箱梁，梁体具有自重大、变形要求高的特点，因此对基础的要求特别高。本文以厦深客运专线 900T 箱梁预制场为例，首先介绍了软土的工程特性，然后重点介绍了软土基础的设计。关键词：软土地基；预制场；基础设计 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 1 工程特点 本文以厦深客运专线 ZH-1 合同段预制梁场为例，本地区地质条件差，鱼塘广布、河流交织，还有很多水田，因此，预制梁场必须修建在地质条件较差的软土地基上。本预制梁场有龙门吊轨道基础、900t 提

2、梁机轨道基础、台座等等中型基础，而本区软土层分布广，工程性能差，地基基本承载力低，这些直接关系到预制梁的质量和安全，所以对制梁场基础处理的要求很高。厦深客运专线 ZH-1 标预制梁场场地的工程地质条件非常复杂。由此，大大增加了制梁场基础处理的难度，特别是对于制梁台座、存梁台座、900 吨搬运机通道基础及 450 吨提梁龙门吊基础对地基承载力要求高的关键部位，更需特别设计。 2 软土的工程特性 软土由于形成时间较短，含水量较大，其具有以下几个特性： 2.1 触变形：由于软土抗剪强度较低，在受到振动或扰动后，其土体结构将被破坏，强度大幅降低，易产生地基的侧向滑动、沉降和基础下土体的挤出等现象。 2

3、.2 高压缩性：软土属高压缩性土，其压缩系数较大，一般为 0.7-1.5MPa-1，最高可达 3.5MPa-1，该类土在建筑荷载长期作用下有如下特征：建筑物沉降量较大而不均匀、沉降稳定历时较长。 2.3 低透水性：软土的含水量虽然较高（一般在 50-70，最大超过200） ，但其透水性较差，特别垂直向透水性更差，垂直向渗透系数一般在 i（10-6-10-8）cm/s 之间，对地基固结排水不利，如采用堆载预压法对软土地基进行处理，其处理时间较长，且预压荷载应逐渐施加，确保每级荷载下地基的稳定性，若加载较快，软土将出现失稳和剪切破坏。 2.4 不均匀性：由于软土在沉积过程中环境的变化，多具有微层理

4、构造，既在软土中夹有数量不等的薄层砂层、粉土等，这些夹层有利于软土的沉降固结，但粉土和砂土的沉降量要比软土沉降量小，会引起路基的不均匀性沉降。 3 软基条件下预制场的基础设计 3.1 地基处理方案经济技术比较及工艺确定 沉管灌注桩、预应力管桩、钻孔灌注桩已成为软土地区地基处理的三种常用桩型,对这三种桩进行价值分析,以有效地对基础方案进行综合评价和优化决策。 沉管灌注桩由于挤土作用,桩间距布置相对大,由于单桩承载力不高,承台桩数相对多,承载宽度相应扩大,故混凝土方量增加；而且，由于不能将承台设计的很大，故只能考虑单层存梁，因此不满足现场存梁需要，通过以上对比，采用打入式预应力管桩进行基础处理能够

5、满足要求且是比较经济的方案，如表 1 所示。 桩基类型 桩直径 (mm) 长度 （m） 数量 （根） 承台混凝土数量（m3） 造价 （万元） 备注 沉管灌注桩 400 30 24 26.5 6.7 单层存梁 预应力管桩 400 39 20 21 9.6 双层存梁 钻孔灌注桩 1000 42 8 32.3 24 双层存梁 表 1 单个存梁台座桩基方案的设计参数及经济比较 预应力管桩进行地基处理设计时除满足地基承载力和变形条件外，还要结合施工设备、工艺、场地周围环境、建筑物结构布置及荷载传递、地基处理目的等因素进行综合分析，确定梁场制梁区、移梁区、存梁区、架梁区、混凝土供应区的设计参数。 施工前应

6、将该场地上的所有农作物、树木、杂草等清理干净，不得就地填埋。对地势较低特别是有积水的坑，要先将水抽干，然后再用推土机填平，然后用 1 米厚红土进行回填平整。为保证施工车辆及设备施工，其上填高 1 米厚宕碴。 3.2 制梁台座基础 (1)按预应力混凝土管桩复合地基进行地基加固设计,单桩承载力安全系数按 K=1.5 取值。 (2)在制梁台座两侧分别设置两条侧模支撑条基，采用水泥深层搅拌复合地基基础。 (3)在每个制梁台座的内侧布置 2 个布料机的基础，采用明挖扩大基础。 (4)为了满足制梁场生产能力的需要，设计了 8 个台座，台座长33.4m，宽 5.5m。 (5)设计过程中，梁体按 900t 计

7、，模板按 200t 计。 (6)采用 C30 混凝土。 (7)计算： 1、单桩承载力设计值 Qk： Qk=（FG）/n 式中：Qk（Kn）：桩体竖向承载力设计值 F：箱梁单重，F=9000Kn G：模板重量，G2000Kn n：受力管桩数量，n33 ：安全系数，1.5 则：、混凝土浇筑时，考虑 33 根桩全部受力：n33，Qk=500Kn。 、预应力张拉时，考虑端部 12 根受力，模板重量由 33 根桩均匀承载：n12，Qk=(F/12G/33）=1215Kn。 2、单桩承载力计算： 单桩承载力特征值 RaqpaApupqsinli 式中：Ra（Kn）：桩体竖向承载力特征值 qpa、qsin：

8、桩端端阻力、桩侧极限摩阻力 Ap：桩体截面积，Ap0.1256 up：桩周长，up1.256 li：第 i 层岩土厚度 台座中间部位 21 根桩桩长按 26 米设计，Ra1=433Kn500Kn，不满足要求，调整桩长；按 30 米设计，Ra1=538Kn500Kn，满足设计要求。桩长取 30 米。 台座两端 12 根桩桩长按 39 米设计，Ra2=948Kn1215Kn，不满足要求，调整桩长；按 42 米设计，Ra2=1227Kn1215Kn，满足设计要求。桩长取 42 米。 3.3 900T 搬运机通道基础 (1)900 吨搬运机通道分横向通道和纵向通道两种，横向通道共 10条，宽 6.0

9、米；纵向行走通道 1 条，宽 16 米。 (2)采用水泥搅拌桩复合地基，路面为 300mm 厚 C30 钢筋混凝土结构；设计为桩板式结构。 (3)水泥搅拌桩采用桩径 500mm、桩长 8m 的粉体搅拌桩，每米水泥用量为 75 公斤，横向桩距 0.9m，纵向间距 1.0m。 (4)水泥搅拌桩强度达到后，要在其上填筑 30cm 厚级配碎石垫层。900 吨轮胎式搬运机通道基础采用水泥搅拌桩复合地基处理，水泥搅拌桩桩长 8 米，桩径 500mm，横向桩间距 0.9 米，纵向桩间距 1.0 米。 3.4 450T 提梁龙门吊轨道基础 (1)地基加固按预应力混凝土管桩复合地基进行设计，桩长 30m，桩径

10、400mm。 (2)龙门吊轨道梁的单侧长度为 160m，走行钢轨直接安装在轨道梁上，轨道梁高度为 60cm，宽度为 320cm，以 10.8m 为一节，共布置 15 节，节间缝隙为 2cm。 (3)恒载计入了结构自重、箱梁自重。单台龙门吊车自重 500t，架设的梁体重为 900t，采用两台龙门吊进行吊装。 (4)轨道梁采用 C30 混凝土。 (5)钢筋：采用 HRB335 和 Q235 钢筋，应分别符合 B1499-91 和GB13013-91 之规 定，Q235 钢筋标准强度 fsk=235MPa，HRB335 钢筋标准强度fsk=335MPa。 4 结束语 厦深客运专线 ZH-1 标预制梁场已经顺利生产预制梁 422 孔，经受住了实际施工考验，很好地保证了施工安全、质量和进度，达到了预期目的。 参考文献 1JTGD63-2007 公路桥涵地基与基础设计规范S.人民交通出版社. 2JGJ79-2002 建筑地基处理技术规范S.中国建筑工业出版社.