臨近既有鐵路修建無砟軌道鐵路路橋過渡段結(jié)構(gòu)研究

袁報(bào) 王潤民 莊德華

摘 要：臨近既有鐵路修建無砟軌道鐵路路橋過渡段設(shè)計(jì)，應(yīng)綜合考慮既有鐵路等級(jí)、路基與橋臺(tái)的剛度差異、地層特征、地下水埋深情況等進(jìn)行綜合考慮，設(shè)計(jì)復(fù)雜。研究采用輕質(zhì)混凝土+拼接螺旋鋼樁結(jié)構(gòu)，通過短暫預(yù)壓，既能滿足剛度差異，又能滿足臨近既有線施工減少干擾，經(jīng)濟(jì)效益及沉降控制效果顯著。

關(guān)鍵字：季節(jié)性凍土;設(shè)計(jì)凍深;有害凍脹深度

1地基加固處理控制

1.1 天然地基參數(shù)選取

對新建線地基進(jìn)行特殊處理，加強(qiáng)變形控制是解決本工程技術(shù)難題的關(guān)鍵之一。根據(jù)地勘資料，天然地基土層概況如表1。

1.2經(jīng)過對地基加固處理方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)比選，推薦采用普通土+拼接式螺旋鋼樁，工期緊張及難以碾壓時(shí)填料可采用輕質(zhì)混凝土代替。 施工技術(shù)如圖1所示。

2 拼接式螺旋鋼樁地基加固技術(shù)

螺旋樁最早出現(xiàn)在1833年，它是被一位建筑工人用于英格蘭島嶼上燈塔的基礎(chǔ)，起到抗拔的作用。經(jīng)過近200年的發(fā)展，目前螺旋樁已經(jīng)被廣泛用于多個(gè)領(lǐng)域，如基礎(chǔ)建設(shè)、電力領(lǐng)域、交通領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域和隧道領(lǐng)域等[1]。

在前蘇聯(lián)1979年頒布的建筑法規(guī)中，介紹了螺旋樁的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，說明當(dāng)時(shí)螺旋樁基礎(chǔ)已經(jīng)在一些實(shí)際工程中有所應(yīng)用。1995年日本Fukuei Kosan公司發(fā)明了一種螺旋樁，樁體材料采用全預(yù)制鋼纖維混凝土。該樁型具有噪音小、工期短、排土少和比較環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益[2]。美國所生產(chǎn)的螺旋樁種類比較多，樁體材料和樁型種類繁多。A B chance公司更是生產(chǎn)了系列化的產(chǎn)品。例如鉆孔混凝土灌注螺旋樁，其樁徑范圍在0.3到0.8m之間，樁長可達(dá)30m[3]。另外在1896年，美國也研制出了樁身材料為鋼材的方形桿螺旋樁，樁長更是可達(dá)到46m。另外，相當(dāng)一部分歐洲國家也比較廣泛的在實(shí)際工程中應(yīng)用螺旋樁。例如比利時(shí)的高鐵項(xiàng)目CTRL就使用了鉆孔混凝土灌注螺旋樁，樁長5.3-9.25m，螺旋葉片外徑0.71m。

螺旋鋼樁在國內(nèi)凍土地區(qū)有較多應(yīng)用，王騰飛等基于室內(nèi)模型試驗(yàn)研究不同幾何尺寸螺旋鋼樁抗凍拔特性，且還通過數(shù)值計(jì)算研究螺旋鋼樁的抗凍拔性能0。此外趙華剛等同樣基于室內(nèi)模型試驗(yàn)研究螺旋鋼樁抗凍拔性能0。同時(shí)螺旋鋼樁在上拔荷載作用下承載特性方面也有較多研究。

由此可知，拼接式螺旋鋼樁憑借現(xiàn)場拼接組裝單節(jié)鋼樁的概念，靈活多變，便于運(yùn)輸，適用于多種地質(zhì)條件、施工手段多樣、施工便捷高效、節(jié)能減排、可循環(huán)再利用、總體經(jīng)濟(jì)性好、耐久性好、抗震性好、快速估算承載力、施工質(zhì)量保障性高。憑借這些諸多優(yōu)點(diǎn)，在鐵路路基加固領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

3 路基過渡段填料要求及確定

根據(jù)規(guī)范并參考路基手冊共同確定路堤填料物理力學(xué)參數(shù)，如表3-1所示。

結(jié)合現(xiàn)場施工場地，過渡段基床以下采用A組填料，摻入3～5%水泥，施工空間充裕條件下一般采用;對于橋臺(tái)先施工，路基填筑在后，臨近既有線，輕質(zhì)混凝土具有免碾壓、工后沉降減小效果明顯、堆載預(yù)壓沉降收斂快、狹小空間施工便捷等優(yōu)點(diǎn)。

4結(jié)束語

結(jié)合相處沉降觀測數(shù)據(jù)，得到結(jié)論：

（1）堆載預(yù)壓條件成熟路橋過渡段地段，采用普通土+拼接式螺旋鋼樁方案，通過不少于6個(gè)月的沉降觀測，前2個(gè)月工后沉降完成約50%，6個(gè)月累計(jì)達(dá)到90%以上，基本收斂。

（2）對于采用輕質(zhì)混凝土+拼接式螺旋鋼樁方案，通過不少于3個(gè)月的沉降觀測，前1個(gè)月工后沉降完成約50%，3個(gè)月累計(jì)達(dá)到90%以上，基本收斂。

通過在臨港疏港鐵路無砟軌道試驗(yàn)段應(yīng)用，為貨運(yùn)無砟軌道建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊 泉 高柏松 李井元 肖飛知 徐 駿.新建線臨近既有無砟高速鐵路路基施工方案研究[J].高速鐵路技術(shù)2016，7（2）：15-19.

[2] 王騰飛，劉建坤，邰博文，呂鵬.螺旋樁凍拔特性的模型試驗(yàn)研究[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2018，40（06）：1084-1092.

[3] 趙華剛. 季節(jié)性凍土區(qū)光伏支架螺旋樁抗凍拔試驗(yàn)研究[D]. 北京： 北京交通大學(xué)， 2016.DAF48E84-D850-42A6-ACD2-F01DE4E09875