某高速鐵路40m制梁場地基處理方案設計研究

姚志江

中交第三公路工程局有限公司，北京 101300

1 工程概況

案例梁場的場地上部地基土主要由第四系素填土、粉質黏土、含碎石黏性土等組成，下部基巖主要由白堊系衢江群粉砂巖組成，各土層地質特征如表1所示。該區域屬于亞熱帶季風氣候區，年均降水量為1784.7mm，平均氣溫為18.2℃，平均風速為2.7m/s。

表1 擬建場地土質特征 單位：m

2 梁場地基加固處理方案比選

梁場制作箱梁的尺寸、重量較大，為避免梁體存放過程中臺座不均勻沉降而發生受扭破壞，對制梁、存梁臺座地基承載力要求較高，因此需要對制、存梁場地的地基進行相應的加固處理。綜合考慮當地土體的物理力學性能、擬建場地構筑物的級別、現有施工設備、施工進度、地下水、環境以及經濟等因素的影響，將采用鉆孔灌注樁法對該區域的地基進行加固處理。

該梁場在受力較大位置處，如制、存梁臺座，混凝土拌和站、靜載實驗臺座、喂梁臺座、提梁便道、架梁軌道基礎等位置地基處理擬采用鉆孔灌注樁法。實踐表明，處理效果較好。

3 施工可行性分析

依據相關規范及工程資料，場地地下水對鉆孔灌注樁的施工影響較小，通過采取孔口加護筒，控制沖孔速度、澆筑混凝土前清理孔底沉渣等有效措施，能避免樁體出現斷樁、夾泥、縮徑等質量事故；對廢棄的泥漿進行合理處置，采取相應的方法來控制施工噪聲、粉塵及施工產生的生活垃圾對周邊環境的影響。

綜合考慮，鉆孔灌注樁技術的施工效率、經濟效益等均滿足工程需求，并采取一系列有效措施保證樁體質量、減小對環境的影響。因此，該地基處理方法切實可行。

4 地基處理方案設計

4.1 持力層的選擇

綜合考慮梁場地質勘察成果、各擬建（構）筑物重量及各層地基土埋藏情況，其素填土與粉質黏土的埋深較淺、力學性質較差、土層厚度小，含碎石性黏土比素填土與粉質黏土的力學強度較高，均不能滿足擬建構筑物荷載。中風化泥質粉砂巖分布廣泛、力學性質好、承載能力高，因此選取中風化泥質粉砂巖作為鉆孔灌注樁的持力層。

4.2 鉆孔灌注樁的設計

鉆孔灌注樁樁型擬采用機械沖孔樁；選用中風化泥質粉砂巖為鉆孔灌注樁的持力層，制梁、存梁臺座的樁長為10.6m，混凝土拌和站的樁長為10.5m，樁徑分別采用1m和1.5m兩種直徑，樁體進入持力層的深度為1.5m。

4.3 單樁承載力的計算

鉆孔灌注樁采用機械沖孔樁形式，基礎持力層選用中風化泥質粉砂巖時，單樁承載力可根據《工程建設巖土工程勘察規范》（DB 33/T 1065—2009）中的公式進行計算，具體公式如下：

式中：Ra為單樁豎向承載力特征值，kN；Up為樁身周長，m；qsia為樁側第i層土的側阻力特征值，kPa；li為樁周第i層土的厚度，m；qpa為樁端阻力特征值，kPa；Ap為樁端面積，m2。

經計算，混凝土拌和站和臺座的單樁承載力如表2所示。

表2 單樁承載力計算表

5 地基承載力驗算

5.1 制梁、存梁臺座地基承載力驗算

根據制梁臺座的設計荷載，該區域以40m梁進行驗算，其中梁體自重為9270kN，模板自重為2130kN，鋼絞線、錨具自重計200kN，總計約11600kN，制梁臺座基礎面積為235.98m2。經計算，p=N/A=49kPa，遠小于修正后的地基承載力特征值200kPa，因此地基加固后的制梁臺座承載力滿足工程要求。

存梁區臺座采用獨立基礎，每個基礎底面積為36m2，承受的荷載為9270kN，基礎及承臺自重1440kN，經計算，p=N/A=297.5kPa，修正后的地基承載力特征值為350kPa＞297.5kPa，因此該地基處理方式滿足工程需求。

5.2 混凝土拌和站地基承載力驗算

根據混凝土拌和站的設計說明，該區域設置8個170t的粉煤灰倉，自重按20t進行設計計算，荷載約為13600kN；混合站基礎采用C30混凝土，重度為25kN/m3，基礎底面積為141.2m2，深度為2m。因此，按照13600kN的荷載對地基進行設計。經計算，地基承載為146kPa＜150kPa（設計地基承載力），故該地基處理方案滿足承載力需求。

6 其他地區的地基加固處理設計

80t龍門吊基礎標準組合作用下的基底為114kN，天然地基承載力特征值fak=80kPa。P=136.8kPa＞80kPa，故天然地基無法滿足要求。因此，對該地區地基擬換填1m厚級配砂石墊層。經檢測，地基承載力為150kPa＞136.8kPa，故該地基處理方法能滿足其設計要求。

鋼筋綁扎臺、砂石料存放區等均采用明挖回填加固法進行地基加固，并對梁場生活區、生產區、混凝土拌和區、鋼筋綁扎區、存梁區等均采用30cm厚C30混凝土硬化。

7 結束語

文章針對該40m梁場的地基處理設計進行分析研究，主要做了以下方面工作，可為類似工程提供參考與思路。

（1）結合該地區地質勘察報告及工程需求，對強夯法、換土墊層法、鉆孔灌注樁法進行方案比選，最終確定采用鉆孔灌注樁技術對該地區進行地基加固處理。

（2）依據現場實際情況對地基處理技術的施工可行性進行分析。

（3）通過計算其承載力，對鉆孔灌注樁的樁徑、樁長等進行設計。

（4）通過對設計區域的承載力進行核算，表明經處理后的地基承載力滿足施工需求。