合蚌客專下穿工程對合六高速雙墩高架橋樁基承載力影響分析

朱　俊，黃　淼

(安徽省交通規(guī)劃設計研究總院股份有限公司)

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合蚌客專下穿工程對合六高速雙墩高架橋樁基承載力影響分析

朱俊，黃淼

(安徽省交通規(guī)劃設計研究總院股份有限公司)

摘要：根據(jù)合蚌客專下穿合六高速公路雙墩高架橋工程施工方案，對高架橋橋墩樁基的承載力影響進行了計算分析。結(jié)果表明，樁基安全能夠得到保障。

關鍵詞：客專；高架橋；樁基 ；承載力

1概況

1.1　工程概況

合蚌鐵路客運專線(以下簡稱合蚌客專)是北京至福州快速鐵路通道的重要組成部分，也是京滬高速鐵路與滬漢蓉快速客運通道間的快速連通線。項目按雙線客運專線設計，設計速度350 km/h，采用無砟軌道。

合蚌客專在雙墩集鎮(zhèn)北側(cè)以路基形式下穿合六高速公路雙墩高架橋，交叉點合蚌客專樁號DK112+ 690，對應合六路樁號K26+160，交角90°。雙墩高架橋橋長2 006 m，合蚌客專下穿位置位于35、36號橋墩之間，為一聯(lián)30+40+30 m先簡支后連續(xù)T梁的30 m邊跨范圍。合蚌上、下行正線對稱布置于橋跨，線間距為5 m。

1.2　鐵路施工過程

根據(jù)鐵路設計文件，鐵路路基施工過程主要分兩個階段：第一階段作為臨時便道完成從預制梁場到橋位處運梁的臨時通道；第二階段為施工完成后的運營階段。

(1)運梁通道階段

原地面向下開挖3.5 m→50 cm石灰改善土封閉層→CFG樁施工→褥墊層施工(60 cm厚摻5%水泥級配碎石)。

(2)運營階段

褥墊層頂路基基床施工(170 cmAB組填料)→基床表層施工(40 cm級配碎石)→鋪鐵軌。

2樁基承載力安全性計算

2.1　荷載計算

(1)恒載計算

①上部T梁恒載(一期恒載)

40 mT梁40 m中跨一孔重337.14×26=8 765.64 kN

40 mT梁30 m邊跨一孔重274.09×26=7 126.34 kN

②鋪裝、護欄恒載(二期恒載)

40 mT梁40 m中跨一孔重61.0×25+61.0×24+22.0×25=3 539.0 kN

40 mT梁30 m邊跨一孔重45.75×25+45.75×24+16.5×25=2 654.25 kN

③蓋梁自重：57.96×25=1 449.0 kN

則作用在單根墩柱柱頂(蓋梁底)的恒載豎向力為

N恒=0.5×0.5×(8 765.64+7 126.34+3 539+2 654.25)+0.5×1 449=6 245.81kN

(2)活載計算

①活載反力計算

36號橋墩為連續(xù)墩，左孔為30m邊跨，右孔為40m中跨?；钶d作用在這兩孔時，對36#墩產(chǎn)生最大墩柱垂直力。對36#墩進行雙孔布載，求得墩頂支座處活載反力的最大值(圖1)。

圖1　雙孔加載示意

雙孔布載單列車時：B=0.5×10.5×(29.4+40)+320=684.35kN

②單根墩柱最大活載反力計算

計算見表1。

表1　單根墩柱最大活載豎向力計算

表中ζ為車道折減系數(shù)。從表1中可以看出，橫向三列布載時，單根墩柱取得最大豎向力。

(3)荷載組合

36#墩每一根樁承受的荷載為

①雙孔恒載反力(包括蓋梁自重) N1=6245.81 kN

②一根墩柱恒重N2=π×0.9×0.9×7.32×25=465.68kN

③系梁恒重反力 N3=0.5×22.29×25=278.63 kN

④樁頂面以下開挖2.3 m后出露的樁身自重N4=π×1×1×2.3×25=180.64kN

作用于樁頂?shù)暮爿d反力N恒為

N恒=N1+N2+N3+N4=7 170.76kN

⑤活載反力 Nmax汽=1 502.88kN

⑥樁身自重與置換土重的差值

根據(jù)《基規(guī)》5.3.3條，樁身自重與置換土重的差值作為荷載考慮，平均土容重取18kN/m3，則 N6=π×1×1×(23-2.3)×(25-18)=455.22 kN

⑦單樁計算荷載

Nmax=7 170.76+1 502.88+455.22=9 128.86 kN

由于本橋為重要大橋，設計安全等級為一級，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取1.1

Nmax=1.1×9 128.86=10 041.75 kN

2.2　地層特性及計算工況

(1)地質(zhì)分層

地質(zhì)分層如圖2。

圖2　地質(zhì)分層

(2)計算工況

根據(jù)合蚌客專下穿合六高速施工施工工序安排，擬定了以下三種工況對單樁軸向受壓承載力進行計算。

①工況一

原地面向下開挖至高程56.154 m，在其上施工50 cm石灰改善土封閉層。此時，樁頭出露2.3 m。按剩余樁長20.7 m驗算單樁承載力。

②工況二

在石灰改善土封閉層頂面鉆孔施工CFG樁，樁底高程50.554 m，影響深度5.6 m?？紤]最不利情況，CFG樁施工時擾動破壞了橋墩樁周原狀土。此時，按橋墩樁周5.6 m深度范圍內(nèi)失去摩阻力驗算單樁承載力。

③工況三

在鐵路運營階段，考慮最不利情況，CFG樁加固地基失效，地面在列車荷載作用下下沉，橋墩樁周5.6 m深度范圍內(nèi)土體對樁基產(chǎn)生向下的負摩阻力。此時，將負摩阻力作為外荷載驗算單樁承載力。

以上三個工況，工況二比工況一不利，工況三比工況二更為不利。如果三個工況計算的單樁承載力均滿足要求，即可認為合六高速雙墩高架橋橋墩樁基在鐵路施工期及運營期是安全的。

2.3　單樁承載力驗算結(jié)果

由于中風化泥質(zhì)砂巖的工程性質(zhì)一般，為安全起見，分別按摩擦樁計算公式和嵌巖樁計算公式對單樁承載力進行驗算，結(jié)果見表2。

表2　單樁承載力驗算結(jié)果

3結(jié)論

涉路工程(合蚌客專)下穿合六高速公路雙墩高架橋方案總體上是可行的，在正常施工和運營條件下，雙墩高架橋的結(jié)構(gòu)安全能滿足設計需要。但該方案的實施對雙墩高架橋的橋梁檢測、維修和今后合六高速公路的拓寬改造可能造成一定影響。

參考文獻：

[1]楊曉杰,鄧飛皇.地鐵隧道近距穿越施工對樁基承載力的影響研究[J].巖石力學與工程學報,2006,(6)：1290-1295.

[2]馮忠居,馮瑞玲.黃土濕陷性對橋梁樁基承載力的影響[J].交通運輸工程學報,2005,(3)：60-63.

作者簡介：朱俊(1980-)，男，工程師，研究方向：路橋設計。

收稿日期：2015-01-07

中圖分類號：U442.5

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2015)08-0112-01