鐵路客專箱梁預(yù)制場存梁臺(tái)座基礎(chǔ)處理方法

劉 文 博

(中鐵二十二局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 301700)

鐵路客專箱梁預(yù)制場存梁臺(tái)座基礎(chǔ)處理方法

劉 文 博

(中鐵二十二局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 301700)

結(jié)合部分箱梁預(yù)制場施工中的情況，對存梁臺(tái)座基礎(chǔ)的處理方法進(jìn)行了探討和分析，并對施工中的一些經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)，以期為以后客專箱梁的存梁臺(tái)座基礎(chǔ)施工提供參考借鑒。

客專箱梁，存梁臺(tái)座，基礎(chǔ)，處理方法

0 引言

近幾年鐵路客專在國內(nèi)發(fā)展迅速，橋梁結(jié)構(gòu)上部廣泛采用預(yù)制箱梁，箱梁截面尺寸大，重量大，標(biāo)準(zhǔn)要求高。除少部分由于條件限制采用現(xiàn)澆外，大部分均采用預(yù)制場內(nèi)預(yù)制、存放、提升運(yùn)架的方式進(jìn)行施工。根據(jù)部頒的通用圖，雖然箱梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多次優(yōu)化，但是其重量依然在每孔700多噸以上，根據(jù)施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，箱梁在架設(shè)前一般要在存梁臺(tái)座上存儲(chǔ)40 d(終張10 d，壓漿及封端2 d，封端后梁體28 d)，存梁臺(tái)座均勻沉降不大于30 mm，不均勻沉降不大于10 mm，要求非常嚴(yán)格。國內(nèi)大部分梁場采用單層存梁，少量梁場甚至由于場地條件限制、工期原因需要雙層存梁，因此要求存梁臺(tái)座必須技術(shù)方案可行，同時(shí)確保經(jīng)濟(jì)上合理，以避免存梁過程中的安全質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，減少基礎(chǔ)處理的費(fèi)用。

1 預(yù)制場選擇

預(yù)制場的選擇需要綜合考慮工期、造價(jià)、運(yùn)架方式的因素。相對于存梁臺(tái)座及其他基礎(chǔ)處理(預(yù)制臺(tái)座、提梁機(jī)走行線等)，因在考慮工期、運(yùn)架方式的同時(shí)，更側(cè)重于考慮預(yù)制場的現(xiàn)場情況。主要應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮：

1)預(yù)制場地的位置應(yīng)交通方便，水電能夠就近引入，以保證前期施工設(shè)備材料能夠順利進(jìn)場，施工正常進(jìn)行，減少前期施工準(zhǔn)備時(shí)間。2)預(yù)制場的地勢應(yīng)選擇平坦、寬闊的地帶，盡量避免地勢起伏大，難以布局的地帶，減少場地及基礎(chǔ)處理的費(fèi)用。3)預(yù)制場應(yīng)盡可能避免選擇在水田、沼澤地、淤泥地等地質(zhì)條件非常差的地帶，減少存梁臺(tái)座基礎(chǔ)處理的難度，避免后期的存梁風(fēng)險(xiǎn)。4)預(yù)制場選擇前，最好結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┑臄M選擇的梁場附近結(jié)構(gòu)物的地質(zhì)勘探資料，初步分析地質(zhì)情況，盡量避免地質(zhì)條件變化大的地段，因基礎(chǔ)設(shè)計(jì)過程中，地質(zhì)情況變化太大，造成基礎(chǔ)設(shè)計(jì)不準(zhǔn)確、不可靠。

2 預(yù)制場地質(zhì)勘探

根據(jù)國內(nèi)客專預(yù)制梁場的建設(shè)要求和安全質(zhì)量要求，箱梁預(yù)制場的地基處理必須在施工前進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘探，查明預(yù)制場地質(zhì)情況，主要包括地質(zhì)結(jié)構(gòu)或地質(zhì)構(gòu)造：地貌、水文地質(zhì)條件、土和巖石的物理力學(xué)性質(zhì)，自然(物理)地質(zhì)現(xiàn)象等。對不同的預(yù)制場應(yīng)根據(jù)確定的場地規(guī)劃布置，合理布置地質(zhì)鉆孔點(diǎn)，確保地質(zhì)鉆孔點(diǎn)位具有代表性。

2.1 地質(zhì)勘探應(yīng)遵循的步驟

1)規(guī)劃好的合理、經(jīng)濟(jì)的預(yù)制場平面布局圖，確定生產(chǎn)區(qū)、存梁區(qū)、提梁區(qū)、拌和站區(qū)、生活區(qū)，以此作為地質(zhì)鉆孔點(diǎn)的布置依據(jù)。2)選擇確定具有相應(yīng)資質(zhì)等級好、技術(shù)能力過關(guān)、信譽(yù)好的地質(zhì)勘探單位。3)鉆孔位置準(zhǔn)確放樣，梁場技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)梁場規(guī)劃圖與地勘人員共同確定鉆孔位置，并做好標(biāo)記和編號(hào)。4)在地質(zhì)鉆孔過程中，梁場技術(shù)人員應(yīng)隨時(shí)關(guān)注鉆孔進(jìn)展情況，積極與勘探人員了解溝通，并匯總上報(bào)梁場技術(shù)負(fù)責(zé)人。5)鉆孔過程中，如發(fā)現(xiàn)相鄰孔位地質(zhì)變化相差很大時(shí)，應(yīng)在地質(zhì)變化大的范圍加密鉆孔個(gè)數(shù)，以便獲取更真實(shí)準(zhǔn)確的地層資料。

2.2 存梁區(qū)地質(zhì)鉆孔布置密度

對存梁區(qū)，應(yīng)在存梁臺(tái)座設(shè)計(jì)位置鉆孔，鉆孔的密度按2孔～4孔設(shè)置，不少于2個(gè)孔位，或者按50 m×50 m布置孔位，縱向和橫向盡量保持在一條線上，有利于根據(jù)地質(zhì)鉆孔獲取較準(zhǔn)確的地質(zhì)剖面圖。實(shí)際施工中，可根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行調(diào)整和布置。

實(shí)踐中，如京石某梁場，由于梁場位于華北平原沖積地帶，附近橋梁地質(zhì)資料顯示，地層變化不大，實(shí)際鉆孔時(shí)，孔位間距和數(shù)量都有一定程度的減少，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中采用該鉆孔資料經(jīng)實(shí)踐證明比較準(zhǔn)確可靠；哈齊客專某梁場，梁場位于松嫩平原上的一個(gè)類似沼澤地內(nèi)，鉆孔密度基本上按照每2孔～3孔梁2個(gè)孔，局部地質(zhì)情況變化大的，進(jìn)行每孔梁2個(gè)鉆孔加密，勘探后的地質(zhì)剖面圖更加準(zhǔn)確，該梁場按地質(zhì)資料設(shè)計(jì)的存梁臺(tái)座基礎(chǔ)在實(shí)施中證明準(zhǔn)確可靠；湘桂線某梁場，梁場位于溶洞發(fā)育的地區(qū)，地面為水田區(qū)域，由于各種原因，地質(zhì)鉆孔布孔數(shù)量不夠，地質(zhì)資料揭示的地層情況不詳細(xì)，存梁基礎(chǔ)施工完成存放箱梁時(shí)，部分發(fā)生了基礎(chǔ)沉降情況，證明地質(zhì)鉆孔勘探資料沒有完全反映出準(zhǔn)確的地質(zhì)情況，給施工造成了很大的難度。

3 地質(zhì)資料有效信息及參數(shù)的選取

地質(zhì)資料中包含很多信息，如何選取有用的信息和相關(guān)參數(shù)是決定設(shè)計(jì)、檢算基礎(chǔ)方案的關(guān)鍵一步。巖性、巖土工程分級、巖土的容重、含水量、液塑性指數(shù)、地基基本承載力、壓縮模量、內(nèi)摩擦角等各項(xiàng)物理及力學(xué)性能指標(biāo)均需要對照地質(zhì)資料查詢、選擇。

為確?；A(chǔ)設(shè)計(jì)的安全系數(shù)滿足要求，對每層巖土的參數(shù)應(yīng)按低值選取或者取平均值，尤其是地基基本承載能力，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)同樣的地層巖性，但是由于其他物理力學(xué)指標(biāo)不一致，其承載能力會(huì)有很大的差別；當(dāng)需要考慮摩擦阻力的時(shí)候，由于一般的地質(zhì)資料并沒用提供側(cè)限摩阻力系數(shù)，一般都是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值查表進(jìn)行選取，此數(shù)值應(yīng)考慮選取靠近下限值，留足安全系數(shù)；對于存在下臥軟弱層的情況，尤其要正確選擇其壓縮模量，這對計(jì)算基礎(chǔ)沉降非常關(guān)鍵。

4 存梁臺(tái)座基礎(chǔ)處理方案選擇與設(shè)計(jì)檢算

4.1 方案選擇

在梁場存梁臺(tái)座的方案設(shè)計(jì)中，根據(jù)地質(zhì)情況，可選擇多種處理方案，結(jié)合近年來我單位梁場的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般采取以下處理方案：

1)鉆孔(挖孔)灌注樁基礎(chǔ)方案。實(shí)踐中，多采用1 m直徑的鉆孔灌注樁進(jìn)行存梁臺(tái)座施工，墩頂高出地面50 cm～70 cm，墩頂接樁后直接放置橡膠墊塊即可，樁基基本上配置通長鋼筋，主筋采用Φ16 mm的螺紋鋼，箍筋采用直徑8 mm的盤條，長度根據(jù)存梁要求、地質(zhì)資料計(jì)算確定，混凝土強(qiáng)度等級按C25。如京石某梁場，湘桂線某梁場，其存梁臺(tái)座基礎(chǔ)均采用鉆孔樁基處理。此種方案主要考慮施工中混凝土的供應(yīng)能否滿足要求。適合梁場規(guī)模大，場地條件較好的梁場；具有施工速度快，工序簡單的優(yōu)點(diǎn)，施工質(zhì)量容易保證；存在的問題是施工中泥漿排放有一定難度，對后期場地的平整量大。

2)預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)方案。預(yù)應(yīng)力管樁方案主要適用于梁場地基軟弱，大型機(jī)械設(shè)備、前期混凝土進(jìn)場困難的梁場。樁基采用外徑300 mm，壁厚65 m～70 m，混凝土強(qiáng)度等級為C60，樁基承載力標(biāo)準(zhǔn)值在600 kN～900 kN的PC管樁，樁基采用開口樁，施工時(shí)采取靜力壓樁，完成后在其上施作擴(kuò)大基礎(chǔ)作為箱梁支撐點(diǎn)。如哈齊客專某梁場，由于梁場地處東北松嫩平原的低洼濕地，經(jīng)過方案比選，采用預(yù)應(yīng)力管樁施工。此種施工方案首先考慮施工所處的區(qū)域是否生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力管樁，特種靜壓機(jī)械設(shè)備能否到位，質(zhì)量是否能保證滿足要求，主要適用于梁場地面淤泥多，地面軟弱的情況，大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)場困難的情況；施工中存在容易出現(xiàn)局部管樁可能壓不到位的情況，擴(kuò)大基礎(chǔ)的數(shù)量較大的情況。

3)復(fù)合地基基礎(chǔ)方案。此種方案主要采用CFG樁、水泥粉噴樁等方法，其直徑一般按50 cm考慮，間距采用1.0 m～1.5 m，采用42.5普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級要求R28>1.2 MPa。施工時(shí)采用空壓機(jī)配合粉噴樁機(jī)械，深度按設(shè)計(jì)計(jì)算確定。地基加固完成達(dá)到齡期及強(qiáng)度要求后，將樁頭清理，在其上施工擴(kuò)大基礎(chǔ)作為箱梁的支撐點(diǎn)。此種施工方案在國內(nèi)其他施工單位均有采用。此種施工方案工藝成熟，施工機(jī)具簡單，適用在軟弱地基處理。

4.2 設(shè)計(jì)檢算

存梁臺(tái)座基礎(chǔ)不管采用何種方案，均需要根據(jù)地質(zhì)資料對基礎(chǔ)處理方案進(jìn)行設(shè)計(jì)檢算，確?；A(chǔ)處理完成后，滿足使用要求。

1)設(shè)計(jì)規(guī)范。

主要采用如下規(guī)范：TB 10002.3—2005鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范、TB 10002.4—2005鐵路橋涵混凝土和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范、GB 50007—2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范、JGJ 79—2002，J220—2002建筑地基處理技術(shù)規(guī)范、JGJ 94—94建筑樁基技術(shù)規(guī)范及相應(yīng)的行業(yè)規(guī)范。

2)荷載計(jì)算。

荷載主要考慮箱梁自重及承臺(tái)的擴(kuò)大基礎(chǔ)等。目前國內(nèi)32 m箱梁的自重740 t～900 t，由4個(gè)支撐點(diǎn)受力，計(jì)算中考慮為4個(gè)點(diǎn)平均受力。

3)結(jié)構(gòu)受力計(jì)算。

結(jié)構(gòu)計(jì)算可采用手工計(jì)算和軟件計(jì)算，計(jì)算中需要針對不同的地質(zhì)鉆孔資料進(jìn)行計(jì)算，以便確定基礎(chǔ)處理的深度。主要考慮的參數(shù)為地層的層數(shù)，層厚度，各層的地基基本承載力、壓縮模量、內(nèi)摩擦角等各項(xiàng)物理及力學(xué)性能指標(biāo)。對按摩擦樁設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，尤其要注意其側(cè)限摩擦阻力的選擇；配置鋼筋的混凝土基礎(chǔ)，應(yīng)按鋼筋混凝土的設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算，滿足其受力要求，同時(shí)計(jì)算所需要的混凝土強(qiáng)度。計(jì)算中，需要對受力的力學(xué)模型選取正確，才能得出正確的結(jié)果。

4)沉降計(jì)算。

由于存梁臺(tái)座為承受靜力，沉降計(jì)算應(yīng)根據(jù)GB 50007—2002建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行計(jì)算。對照各個(gè)存梁臺(tái)座相應(yīng)的地質(zhì)資料，正確選取地層的各項(xiàng)參數(shù)，通過準(zhǔn)確計(jì)算確定其沉降值，如沉降值超標(biāo)，則應(yīng)重新對基礎(chǔ)處理方式進(jìn)行調(diào)整，主要為基礎(chǔ)處理范圍、處理深度等，再次進(jìn)行計(jì)算，直至滿足沉降要求。對存在軟弱下臥層的地方應(yīng)特別注意。

實(shí)際施工中，根據(jù)國內(nèi)施工經(jīng)驗(yàn)，其實(shí)際沉降值一般比設(shè)計(jì)的小，因此設(shè)計(jì)中應(yīng)注意不能太過于保守，使得經(jīng)濟(jì)上不合理。

5 存梁過程中的觀測與處理

1)存梁觀測。

存梁臺(tái)座施工完成，箱梁開始存放后，應(yīng)進(jìn)行沉降觀測。在存梁臺(tái)座支撐點(diǎn)上設(shè)置觀測標(biāo)識(shí)，觀測基礎(chǔ)的沉降，及時(shí)處理分析觀測數(shù)據(jù)，對比其不均勻沉降是否滿足要求。

2)問題處理。

由于地質(zhì)鉆孔資料并不是逐點(diǎn)鉆探，對地質(zhì)條件變化的地方，肯定會(huì)存在差異，尤其是存在特殊地質(zhì)的地方，如溶洞、軟弱下臥層等，存梁臺(tái)座的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算并不能完全反映實(shí)際情況，會(huì)出現(xiàn)沉降不均勻的情況。這種情況在多個(gè)梁場均發(fā)生過。如湘桂線某梁場，設(shè)計(jì)存梁臺(tái)座為鉆孔灌注樁，按端承樁受力進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于存在溶洞，且地質(zhì)資料并不十分準(zhǔn)確，存梁過程中出現(xiàn)了部分臺(tái)座下沉的情況，單個(gè)支撐點(diǎn)最大下沉量達(dá)到了20 cm以上，不均勻沉降10 cm以上，給施工造成了很大的影響。

主要的處理方法為：a.重新施工臺(tái)座基礎(chǔ)，此種方法將原施工的基礎(chǔ)廢棄，工程量大，浪費(fèi)大；b.接樁，如采用樁基礎(chǔ)出現(xiàn)沉降的，可采用在原樁基頂部接長樁頭的方法處理；c.擴(kuò)大基礎(chǔ)處理面積，主要指采用復(fù)合地基處理的方案，擴(kuò)大處理范圍及頂部混凝土基礎(chǔ)的面積；d.地基加固處理，采用注漿加固的方式進(jìn)行加固處理。

6 結(jié)語

客專大型存梁臺(tái)座的基礎(chǔ)處理是預(yù)制箱梁場中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，關(guān)系到箱梁在架設(shè)前的質(zhì)量狀況，因此需要針對不同梁場的情況、地質(zhì)條件，進(jìn)行合理有效地設(shè)計(jì)施工，才能滿足客專箱梁存梁的質(zhì)量要求。

The treatment method of beam-storing platformfoundation of passenger dedicated box beam precast field

Liu Wenbo

(FourthEngineeringLimitedCompany,ChinaRailway22thGroup,Tianjin301700,China)

Combining with construction situation of parts of box girder precast field, explored and analyzed the treatment method of beam-storing platform foundation, and summarized some experience in construction, in order to provide reference for beam-storing platform foundation construction of post passenger dedicated box beam.

passenger dedicated box beam, beam-storing platform, foundation, treatment method

2015-02-04

劉文博(1982- )，男，工程師

1009-6825(2015)11-0067-02

U213.1

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