1、厦深铁路潮汕梁场装梁区及运梁通道软基处理方案优选计算及分析摘要本文结合厦深铁路广东段 4 标潮汕预制梁场 900t 箱梁制运架施工实际，在满足施工安全质量的基础上，通过软基处理理论计算和经济比选，对潮汕梁场装梁区及运梁通道软基处理方案进行了合理优化，为单位节约了成本创造了可观的经济效益。为总结经验特形成装梁区及运梁通道软基处理方案优选计算及分析一文，供类似工程参考借鉴。关键词 厦深铁路 运梁通道 软基处理 计算分析 中图分类号：F530.31 文献标识码：A 文章编号： 1. 前言 厦深铁路是国家中长期铁路网规划 “四纵四横”之一，两端连接珠江三角洲和海峡西岸两个经济区域，是杭州至深圳沿海快速
2、铁路通道的重要组成部分。其桥梁上部结构大都采用 32m24m 双线整孔预制箱梁，箱梁的制运架（集中预制、运梁车运输、架桥机的架设）变成为桥梁施工的关键项目之一。运梁便道作为连接预制梁场与正线路基的纽带，却因为不是永久性主体工程通常被建设、设计、施工各方所忽视，仅凭施工经验施工，结果往往是两种：一是安全质量保证，经济投入过大；或是投入不足，安全质量存在隐患，这都不是最合理的，笔者结合厦深铁路广东段 4 标潮汕预制梁场 900t 箱梁制运架施工实际，在满足施工安全质量的基础上，通过软基处理理论计算和经济比选，对潮汕梁场装梁区及运梁通道软基处理方案进行了合理优化，为单位节约了成本创造了可观的经济效益
3、。为总结经验特形成装梁区及运梁通道软基处理方案优选计算及分析一文，供类似工程参考借鉴。 2.工程概况 厦深铁路（广东段）4 标段潮汕梁场设在 DK207+300 处，线路左侧，占地 94 亩，预制箱梁 264 榀，梁场采用纵列式布置，设置 5 个 32m 箱梁制梁台座，2 个 24m 箱梁制梁台座（24m/0m 共用台座 1 个） ，27 个 32m箱梁存梁台座，6 个 24m 箱梁存梁台座（1 个 24m/20m 共用存梁台座） ，2个 32m/24m 共用存梁台座，均按照双层存梁设计。配备 5 套 32m 底、侧模，2 套 32m 内、端模，3 台 75m3/h 混凝土搅拌站， 3 台 8
4、0m3/h 混凝土输送泵，3 台 18m 液压布料杆，2 台 40m 跨起重量 40t 龙门吊和 1 台 900T轮轨式提梁机，设计生产能力 1.5 榀/天。 与其平行的潮汕车站全长 2878.4m，为办理客运作业的中间站, 同时又是广梅汕线的接轨站。车站采用横列式布置，设到发线 10 条（含正线），采用 2 台夹 6 线布置，设 450m18m1.25m 旅客基本站台及450m11.5m1.25m 中间站台各 2 座，站台间设 12m 宽旅客地道 2 座，站台上设等长无站台柱雨棚，占地面积 444 亩（29.6104m2） ，车站填方高度 57.5m。 运架梁采用一运一架模式，装梁区设在梁场
5、中部，通过运梁便道与站场正线路基相连，根据总体工期要求，先架设小里程方向的韩江双线特大桥（356#墩522 台）部分 157 榀预制箱梁，随后架桥机回到站场路基调头，架设五嘉陇双线特大桥 107 榀预制箱梁。运架梁指标：05km为 3 孔/天，510km 为 2 孔/天，1015km 为 1.5 孔/天，15km 以上 1 孔/天，考虑风、雨、机械故障等因素，每月有效工作日 26 天。 2.1 地形地貌及地层岩性和物理力学指标 本段处于潮州沙溪镇，为三角洲平原地貌，地形平坦开阔，地面标高在 14m，梁场与潮汕车站范围内大部为水田，地表上覆第四系人工填土（Q4ml） ，厚约 13m，冲洪积相（Q
6、4al）海陆交互相成因（Q4mc）淤泥及淤泥质粉质黏土、淤泥质砂，厚度约为 1032m，其下为第四系上更新统冲积层（Q3al）的粉质黏土、粉土、中细砂、粗砂、细圆砾土，总厚度 3060m。软土层主要为淤泥、淤泥质黏土、淤泥质砂层。淤泥（Q4mc）以灰黑色为主，软塑流塑，高压缩性，含腐植质较多，厚520m，埋深 122m，层状分布于站址；淤泥质黏土（Q4mc ）以灰黑色为主，流塑软塑，高压缩性，部分段可见腐植质，厚 06m，埋深1220m；淤泥质砂（Q4mc ）以灰黑色为主，饱和，松散，含约 1020%的淤泥，厚 016m，透镜状分布于淤泥之下，埋深 020m；淤泥质黏土（Q3al ）为灰色、深
7、灰色，软塑，厚 010m，透镜状分布于黏土层及砂土之下，埋深 2537m。 2.2 工程地质条件评价 梁场与车站均位于韩江三角洲平原上，地势开阔平坦，水系发育。经过多次海进海退，致使其沉积层次多，层序较为紊乱，上覆第四系全新统上更新统冲洪积相、海陆交互相松散沉积层，自上而下分别为表层粉质黏土、砂层、淤泥、淤泥质砂、淤泥、淤泥质黏土、黏土、粉质黏土、砂层夹淤泥质黏土，层序多而乱，其中第四系冲洪积层的砂层及海陆较互相的淤泥质砂层为可液化砂土，厚 530m 的海陆交互相的淤泥、淤泥质黏土为本车站主要的特殊岩土（生聚洋中桥覆盖土层稍富韵律性。不良地质为液化土，特殊岩土为软土。第一层液化砂土为第四系冲积
8、砂层，厚 45m，埋深 1m 左右，第二层液化砂土为第四系海陆交互淤泥质砂层，厚 59m，埋深 1213m；软土为淤泥，厚度 1417m，埋深46m。 ） 。本溶场地地下水水位较浅，地下水较丰富，地表水及地下水对混凝土具对混凝土有弱硫酸型酸性侵蚀性和弱中等出型侵蚀。由于覆盖层覆盖，未见断裂构造。地震动峰值加速度为 0.20g（对应的地震基本烈度为度） ，地震动反应谱特征周期为 0.35s。工程地质条件差。 3装梁区及运梁通道方案设计 根据梁场总体布置原则，装梁区设置在潮汕梁场的中部，提装梁采用 2 台 450 吨轮轨式提梁机，运架梁分别采用郑州大方机械有限公司生产的 DCY900 型轮胎式运梁
9、车和 DF900D 型导梁式定点起吊架桥机。 结合设备特性和梁场与正线路基的相对位置关系，运梁车进出装梁区采用斜行配合半八字模式，装梁区设置为总长为 110.2m，宽 19m，分别由两个长方形和一个楔形组成，其中主装梁区长为 69.27m，宽 19m，次装梁配合区长为 36m，宽 13m，均用黄色表示，其中主装梁区比次装梁区宽 6m 用按照厂家设计增加的调头区；蓝色楔形部分长 100.62m，最大喇口宽 11.91m 为运梁车转向区；绿色区域采用 30cm 厚 C20 混凝土硬化642.43m2,其中大里程方向的区域为运梁车前端非受力部分位置，小里程L 型区域在特殊情况下做运梁车临时调整区，一
10、般用于存放支座和防落梁挡块。绿色硬化区共计 642.43m，30cm 厚 C20 砼共192.73m。运梁车转换区及装梁区地面硬化面积为2405m,30cm 厚 C20 砼共 721.5m。 运梁便道全长 330m，顶面宽度 12m；梁场内与路基高差最大 5.6 米，出梁场段 40m（短边长度）按照与梁场高程相等设置，运梁便道与梁场外侧边线成 7夹角；以后均按照 2.20%的坡度坡向小里程方向上坡，至距离通道涵 10m 处以 20夹角与路基连接。土方填筑的高度 2m 以下在上部做 C20 砼 30cm 厚， （出梁场 60m 地面硬化面积为 480m,40cm 厚 C20钢筋砼共 192m）分
11、块 44，缝间填 1：2 水泥砂浆，填土高度超过 2m 的便道顶部填 A 组料或 B 组料 20cm 厚，碾压密实。 4软基处理方案选型及检算 4.1 车站和梁场软土地基加固处理形式 车站两侧边缘 10m 范围地基采用预应力管桩地梁加固。预应力管桩桩直径 0.50m，采用正方形布置。预应力管桩采用 PC-A500(100)-a 型，桩外径 500mm，壁厚 0.1m，混凝土强度等级 C60，一般地段桩顶间采用钢筋混凝土地梁纵横向连接，地梁采用 C35 钢筋混凝土现浇，地梁截面尺寸为 0.70.5m（厚） ；管桩及地梁施工完成后于地梁顶设置 0.6m 碎石垫层夹两层土工格栅，土工格栅抗拉强度不小
12、于 80kN/m。 线路左侧牵引变电所范围，基底采用多向搅拌砂浆桩加固，直径50cm，三角形布置，桩间距 1.2m，要求砂浆桩打穿软土层及松软土层，伸入下部粘土层不小于 2.0m。经检测单桩承载力满足要求后，进行复合地基承载力检测。满足要求后再在搅拌桩顶部铺设 0.6m 厚碎石垫层夹两层双向 80kN/m 土工格栅。 综上，潮汕车站地基处理方式主要有预应力管桩复合地基加固和多向搅拌砂浆桩复合地基加固两种方式，其中预应力管桩施工每延长米单价为 190 元，多向搅拌砂浆桩每延长米单价为 40 元，两种加固方式相差150 元，在工程数量相等的情况下，采用多向搅拌砂浆桩将有较大的优势，然而预应力管桩复
13、合地基加固是应用于正线路基上的加固方式，承载力要求毋庸置疑满足施工要求，多向搅拌砂浆桩复合地基加固是在牵引变电所的地基加固方式，地基承载力能否满足运架梁施工荷载要求，有待进一步检算。 4.2 地基承载力检算 多向搅拌砂浆桩是通过深层搅拌钻机和喷射头，将水泥固化剂与现场原状土强制搅拌形成的水泥土桩体。其适用于正常固结的淤泥、淤泥质土、粉土、素填土、饱和黄土、粘性土等地基，对周围环境没有不利影响，对桩间土没有扰动和挤密，承载力主要取决于桩的置换作用。结合加固部位地层岩性和物理性质，拟采用多向搅拌砂浆桩进行加固。主要参数为：采用两喷四搅工艺。配合比为：水泥采用 P.O42.5 硅酸盐水泥，水泥与粉煤
14、灰的掺入比为 4：1。每延长米使用水泥 70kg，粉煤灰17kg。喷粉压力为 0.40.5MPa,钻头搅拌反转提升速度一般为0.51.2m/min 之间。 4.2.1 计算依据 结合多向搅拌砂浆桩复合地基特性可考虑按照 CFG 桩基复合地基计算 CFG 桩复合地基承载力特征值不是天然地基承载力特征值和单桩承载力特征值的简单叠加，需要考虑一些影响因素，如施工时对桩间土是否产生扰动或挤密、桩对桩间土的约束作用、桩和桩间土的承载力的发挥与变形大小、褥垫层厚度及弹性模量的关系等。 CFG 桩复合地基承载力特征值，应通过现场复合地基载荷试验确定，初步设计时，CFG 桩复合地基承载力特征值可用下述公式进行
15、估算 式中复合地基承载力特征值； 处理后桩间土承载力特征值，宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值； 桩的截面积； 桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值，如无经验时可取0.750.95，天然地基承载力较高时取大值； 面积置换率； 单桩竖向承载力特征值。 单桩竖向承载力特征值的取值，可按以下方法进行：当采用单桩载荷试验时，应将单桩竖向极限承载力除以安全系数 2。 4.2.2 计算参数 1、计算荷载：运梁车重载运行 1200 吨(空车重量 300t，梁重 900t)来考虑。 2、多向搅拌砂浆桩情况：按照变电所试验段实际多向搅拌砂浆桩静载试验，多向搅拌砂浆桩桩长 20 米，桩径 5
16、0cm，桩间距 1.2m,梅花型布置。 4.2.3 地基承载力特征值计算 由计算公式： 式中复合地基承载力特征值； 处理后桩间土承载力特征值，宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值； 桩的截面积； 桩间土承载力折减系数，宜按地区经验取值，如无经验时可取0.750.95，天然地基承载力较高时取大值； 面积置换率； 单桩竖向承载力特征值。 计算说明： 为桩间土承载力特征值，根据地质资料，取粘土层承载力特征值160kpa； 为桩的截面积，本次计算桩径取 50cm，截面积为 0.19625 m2 取0.75 根据静载试验，取平均值为 120kpa。 计算单元面积为 5m35m=175m
17、2 。设置 120 根多向搅拌水泥土桩（桩间距梅花形布设 1.2 m1.2 m） ，则置换率 0.13。(桩基的根数单桩面积/计算单元面积或者承台面积) 把以上数据代入公式，可得： 复合地基承载力特征值为： 仅按照 1.2m 的表层土计算：（表层实际承载力 180） 0.13120/0.19625+0.75（1-0.13）160=183.9 kpa 综合考虑表层粘土和淤泥层计算：（淤泥层承载力 8，二层折合计算时考虑实际工况） 0.13120/0.19625+0.75（1-0.13）70=125.2 kpa 4.2.4 地基承载力校核 设计荷载 1200t，由于未考虑其它影响因素，同时从安全角
18、度出发，需要乘上安全系数 2，每个计算单元实际设计荷载取 6002=1200 吨 则复合地基设计承载力特征值应该大于 12000KN/（5m35m）=69kpa 对比实际承载力特征值结果 125.5 kpa 大于 69kpa 能满足设计承载力需要。 考虑到安全系数 2，其对比实际承载力特征值结果 125.5 kpa 远大于69kpa 计算结果，为进一步降低成本，将原桩长 20m，桩径 50cm，桩间距1.2m,梅花型布置方案调整为桩长 10m，桩径 50cm，桩间距 1.4m,梅花型布置方案按上述方法重新计算,其结果是仍能满足设计承载力要求。 图 1-运梁便道单元计算示意图 结论：经计算桩长为
19、 10m，桩径 50cm，桩间距 1.4m,梅花型布置的多向搅拌砂浆桩方案能够满足运梁施工地基承载力要求，建议采用该方案。5、经济效益分析及优选 地基处理区域的选择：运梁便道全长 345m，起讫里程DK206+638DK206+983 其中 DK206+761DK206+881，长 120m，线路左侧牵引变电所范围，基底采用多向搅拌砂浆桩加固，DK206+881DK207+000 左侧车站两侧边缘 10m 范围地基采用预应力管桩地梁加固等车站原有地基处理措施与运梁便道区域部分重合，可省去地基处理，综合考虑，运梁便道和装梁区地基处理采用多向搅拌砂浆桩加固桩长 10 米，桩径 50cm，桩间距 1
20、.4m,梅花型布置，地基加固桩位布置图如下，装梁区设置多向搅拌砂浆桩共计 950 根，其中 10m 的 650 根，6500m，装梁部位桩长为 15m，270 根，4050m;运梁车转向区设置多向搅拌砂浆桩共计 378 根，3780m；运梁便道设置多向搅拌砂浆桩共计 970 根，桩长 10m， 9700m.，三项合计 24030m。多向搅拌砂浆桩加固桩地基处理费用为 96.12 万元，远比管桩加固方案节省 360 万，经济效益显著。 图 2-地基处理桩位布置示意图 6. 结束语 运梁便道作为联系梁场和桥梁的纽带，施工质量好坏直接决定运架梁施工安全，软土地基处理更是施工中比较棘手的关键问题，在深软土地基上施工运梁便道，更应该引起高度重视，结合运架梁施工技术要求，针对场地土质情况，通过准确的理论计算选择合适的施工工艺、机具、桩型，在满足技术质量安全的同时，还要做到经济合理。厦深铁路（广东段）4 标潮汕梁场装梁区及运梁便道软基处理通过多方面多次优化比选最终确定，并于 2010 年 3 月 20 日开始施工，历时一个月，2010 年 5 月
