成都動車段地基處理設(shè)計(jì)

向航鷹 王利鋒

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都 610031)

成都動車段地基處理設(shè)計(jì)

向航鷹 王利鋒

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都 610031)

結(jié)合成都動車段檢修生產(chǎn)區(qū)域的地質(zhì)情況，提出了該區(qū)域的土質(zhì)處理原則，采用了降低軌頂標(biāo)高和“換填+灌注樁+CFG樁”加固地基方式，有效解決了地基的沉降問題，保障了高速鐵路的正常運(yùn)營。

動車段，地基沉降，CFG樁，灌注樁

1 概述

根據(jù)國內(nèi)既有動車運(yùn)用所生產(chǎn)情況，部分動車運(yùn)用所庫內(nèi)地面出現(xiàn)不同程度的地基沉降，地面出現(xiàn)裂縫，如圖1所示，輕者影響庫內(nèi)美觀，重者地面滲水，鋼軌扣件錯(cuò)位，不能進(jìn)行正常生產(chǎn)作業(yè)。究其原因，主要是庫內(nèi)地基處理沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致后期沉降。

2 成都動車段檢修生產(chǎn)區(qū)域基本情況

成都動車段建筑區(qū)域場地土類型相當(dāng)復(fù)雜，存在大量生活垃圾、建渣等雜填土，根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)資料，以及土石方工程等因素，優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理的處理地基沉降問題。

2.1 建筑物概況

成都動車段生產(chǎn)庫房區(qū)建筑面積約130 000 m2，主要為單層建筑，建筑物最大高度為14 m。柱網(wǎng)規(guī)格：800 mm×400 mm，數(shù)量約871根，400 mm×400 mm，數(shù)量約270根。設(shè)備荷載最大為1 000 t，最深基礎(chǔ)坑達(dá)6 m。

2.2 場地基本條件

根據(jù)國家地震局GB 18306—2001中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖國

家標(biāo)準(zhǔn)第1號修改單及中國地震局地殼應(yīng)力研究所《成都至綿陽、樂山城際鐵路工程場地地震安全性評價(jià)報(bào)告》(2008年10月)，測區(qū)地震動峰值加速度為0.10g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45 s。

2.3 場地土類型

成都動車段檢修庫房區(qū)的雜填土主要為建碴、生活垃圾。現(xiàn)場勘測開挖圖片如圖2～圖4所示。

1)拆遷房屋產(chǎn)生的建碴見圖2。

2)外來的建碴見圖3。

3)已拆遷的房屋下的垃圾見圖4。測區(qū)范圍既有房屋地表以下2 m～4 m多為垃圾。垃圾主要成分為塑料、薄膜、有機(jī)物腐殖物、建筑垃圾等，成分復(fù)雜。

3 地基處理方案與設(shè)計(jì)

3.1 地基處理原則

根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)勘探資料，擇址區(qū)的土質(zhì)處理原則如下：

1)處理措施要滿足近遠(yuǎn)期工程使用要求，措施重點(diǎn)考慮的是適度的沉降控制，沉降控制在不影響場地和設(shè)備正常使用范圍內(nèi)。

2)根據(jù)場地區(qū)域地層特點(diǎn)和垃圾厚度要求，采取合理可靠的措施。

3)處理措施應(yīng)滿足工程建設(shè)工期要求，考慮周邊環(huán)境對噪聲、粉塵和振動等污染的特殊要求，盡可能選擇施工對周邊環(huán)境影響小，投資適當(dāng)且能順利施工的工程措施[1]。

3.2 地基處理方案

雜填土是人類活動所形成的無規(guī)則堆積物，其成分復(fù)雜、成層有厚有薄、性質(zhì)也不相同，且無規(guī)律性。在大多數(shù)情況下，雜填土是比較疏松和不均勻的，在同一場地的不同位置，地基承載力和壓縮性也有較大的差異。地基一般需要人工處理才能作為結(jié)構(gòu)物地基。目前地基處理方案主要有：振密擠密法、置換及拌入法、注漿法、碴土樁法。

考慮到檢修庫內(nèi)存在大量的大型設(shè)備，動車組入庫檢修對地面承載要求較高，不適合采用振密擠密法。從工程投資及風(fēng)險(xiǎn)的角度不宜采用置換及拌入法和注漿法。

碴土樁是一種比較節(jié)能環(huán)保的處理措施，北京動車段就是采用碴土樁措施，由于北京動車段的雜填土厚度大約為0.5 m～29 m[2]，地下水位深，為碴土樁的使用創(chuàng)造了條件。成都動車段雜填土厚度不超過5 m，大部分場坪下垃圾深度約為3 m，根據(jù)調(diào)查垃圾層形成時(shí)間約為兩年，且生活垃圾層位于地下水位標(biāo)高以上。在渣土擠壓樁施工過程中需進(jìn)行降水，成樁后的載荷試驗(yàn)及補(bǔ)救措施均需要較長時(shí)間，對工期影響較大；生活垃圾層形成時(shí)間較短，壓實(shí)不充分，且位于地下水位以上，其密實(shí)度不穩(wěn)定，碴土擠壓樁施工完成較長時(shí)間后也可能會出現(xiàn)因沉降不均勻?qū)е碌孛骈_裂；廠房范圍內(nèi)大量的柱基礎(chǔ)和設(shè)備基礎(chǔ)也需要將其周圍一定范圍內(nèi)的垃圾挖除，基礎(chǔ)底部需采用砂夾卵石土進(jìn)行換填和基坑回填。生活垃圾會產(chǎn)生沼氣，需采用封閉層將其與地面和房建結(jié)構(gòu)構(gòu)件完全隔離。

綜合以上因素，庫外采用移除建碴，庫內(nèi)采用換填房屋下方垃圾，大型設(shè)備位置采用灌注樁，小型設(shè)備位置及地面采用CFG樁方案加固地基。

3.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.3.1 降低軌頂高程，移除雜填土

根據(jù)現(xiàn)場情況，建設(shè)區(qū)地質(zhì)挖方大于填方。為減少雜填土的清理工程量，降低工程投資，統(tǒng)籌考慮成都動車運(yùn)用所的場坪標(biāo)高，將原初步設(shè)計(jì)軌頂高程504.8 m降為504.5 m。降低場坪標(biāo)高的合理性基于以下原因：

1)504.5 m可以保證填挖平衡。

根據(jù)現(xiàn)場勘察，土方挖填如下：a.雜色、松散的生活垃圾必須挖除換填。b.部分建碴屬Ⅰ級松土，不宜作填料；部分建筑垃圾可以使用，使用率比例為50%。c.既有大量廠房、房屋基礎(chǔ)普遍采用建筑垃圾填筑，局部夾生活垃圾，成分較復(fù)雜，土質(zhì)不均，房屋墻體基礎(chǔ)地下埋深約0.6 m～1.1 m。既有房屋區(qū)域挖除換填0.6 m。調(diào)整軌頂高程后，土石方也能保持“挖填平衡”，土石方數(shù)量對比見表1。

表1 土石方數(shù)量對照表 m2

2)504.5 m可以滿足水文的要求。

受段內(nèi)改移下澗槽影響，下澗槽改移蓋板涵起點(diǎn)泄水面標(biāo)高為499.18,根據(jù)鐵路蓋板涵通用圖孔徑6.0 m蓋板涵最低邊墻高度為3.5 m，蓋板厚度為0.7 m，根據(jù)規(guī)范要求，軌底至板底填土不宜小于1.2 m，故反推軌面標(biāo)高應(yīng)為：499.18+3.5+0.7+1.2+0.176=504.8。根據(jù)行洪論證計(jì)算初步結(jié)果，本涵邊墻降低0.3 m滿足下澗槽排洪要求，故軌面高程可降為504.5。本著段內(nèi)統(tǒng)一調(diào)配原則，為填挖平衡，受段內(nèi)改移下澗槽影響，因此降低軌頂高程至504.5。

3)合理設(shè)計(jì)，適應(yīng)動車所的場坪標(biāo)高。

成都動車段檢修生產(chǎn)區(qū)域位于成都動車所存車Ⅰ場北側(cè)，動車所存車Ⅰ場軌頂標(biāo)高504.8，動車段降低標(biāo)高后，在存車Ⅰ場最北側(cè)的存車線(DC-1)北側(cè)設(shè)橫向溝，阻斷向動車段檢修生產(chǎn)區(qū)排水問題，從而避免了檢修生產(chǎn)區(qū)降低標(biāo)高帶來的弊端。

3.3.2 庫內(nèi)采用灌注樁和CFG樁加固措施

檢修庫房內(nèi)設(shè)有大量的檢修設(shè)備，荷載要求較大，國內(nèi)沒有具體明確規(guī)定關(guān)于動車組設(shè)施地基沉降要求，一般按照TB 10621—2014,J1942—2014高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范第6.4.2條“無砟軌道路基工后沉降應(yīng)符合扣件調(diào)整能力和線路豎曲線圓順的要求。工后沉降不宜超過15 mm。”來設(shè)計(jì)。

成都動車段檢修庫內(nèi)在大型設(shè)備基礎(chǔ)位置采用灌注樁加強(qiáng)地基處理，以滿足設(shè)備荷載以及運(yùn)行時(shí)活載需求，在小型設(shè)備以及地面部分采用CFG樁加固，樁長按照6 m設(shè)置，孔徑為350 mm，滿堂布置為每2.5 m間距設(shè)1根，以滿足沉降要求。

4 結(jié)語

地基處理以及沉降是高速鐵路關(guān)鍵技術(shù)之一，鑒于成都動車段的土質(zhì)情況，采用降低軌頂標(biāo)高和“換填+灌注樁+CFG樁”方法加固地基方式，有效的解決了地基沉降問題。

[1] 唐 仙.雜填土垃圾填埋場沉降控制研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2008.

[2] 鄧學(xué)光.渣土樁在北京鐵路動車段地基加固處理中的應(yīng)用[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2008(9)：16-17.

[3] TB 10621—2014，J1942—2014，高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Design of foundation treatment in Chengdu EMUs depot

Xiang Hangying Wang Lifeng

(ChinaRailwayEryuanEngineeringGroupLimitedLiabilityCompany,Chengdu610031,China)

Combining with the geological conditions of maintenance production region in Chengdu EMU section, this paper put forward the soil quality treatment principle in the region, using the reducing lower rail top elevation and “replacement + cast-in-place pile + CFG pile” foundation reinforcement method, could effectively solve the foundation settlement problems, guaranteed the normal operation of high speed railway.

EMU section, foundation settlement, CFG pile, cast-in-place pile

1009-6825(2017)05-0088-03

2016-12-06

向航鷹(1971- )，男，高級工程師; 王利鋒(1979- )，男，高級工程師

TU472

A