葉　鵬　黃建川　崔維孝　冷景巖　張立偉

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津　300142)

Low-lying Station Building’s Subgrade Protection Design for Passenger Dedicated Line In Mountainous Area

YE Peng　HUANG Jian-chuan　CUI Wei-xiao　LENG Jing-yan　ZHANG Li-wei

山區(qū)客運(yùn)專(zhuān)線線側(cè)下式站房路基邊坡?lián)踝o(hù)設(shè)計(jì)

葉鵬黃建川崔維孝冷景巖張立偉

(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津300142)

Low-lying Station Building’s Subgrade Protection Design for Passenger Dedicated Line In Mountainous Area

YE PengHUANG Jian-chuanCUI Wei-xiaoLENG Jing-yanZHANG Li-wei

摘要介紹某山區(qū)客運(yùn)專(zhuān)線線側(cè)下式站房路基擋護(hù)工程設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的技術(shù)難題和解決方法，結(jié)合工程實(shí)例，重點(diǎn)對(duì)雙排樁和高大扶壁擋土墻設(shè)計(jì)方法進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞客運(yùn)專(zhuān)線線側(cè)下式站房站臺(tái)擋護(hù)雙排樁

線側(cè)下式站房是鐵路站房設(shè)計(jì)中一種常見(jiàn)的基本站型，通常是當(dāng)站房位于站場(chǎng)的一側(cè)，卻又受到周邊環(huán)境或高程等因素的影響，車(chē)站站房場(chǎng)坪高程與鐵路線網(wǎng)高程出現(xiàn)不一致的情況，即車(chē)站站房場(chǎng)坪高程低于站臺(tái)高程(圖1)。

線側(cè)下式站房場(chǎng)坪高程和站臺(tái)高程上相差幾米甚至十幾米，為方便旅客進(jìn)站及換乘，站臺(tái)和站房之間通常還設(shè)置有旅客地道、上下樓扶梯、直梯等建筑物，而站臺(tái)填方放坡遠(yuǎn)不能滿足站房與站臺(tái)之間狹小的空間要求，故需要對(duì)站臺(tái)設(shè)置支擋收坡。當(dāng)站房對(duì)側(cè)位于山區(qū)深挖方地段，將出現(xiàn)剝山皮現(xiàn)象。此時(shí)，對(duì)站臺(tái)路基邊坡進(jìn)行擋護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)顯得尤為重要。結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)某山區(qū)鐵路客運(yùn)專(zhuān)線站臺(tái)擋護(hù)設(shè)計(jì)與施工方案進(jìn)行探討。

圖1　線側(cè)下式站房斷面

1工程概況

某鐵路客運(yùn)專(zhuān)線位于遼寧省中東部境內(nèi)，速度目標(biāo)值為250 km/h。其中某站地貌屬中低山峽谷，地表植被茂盛，地勢(shì)左低右高，山坡起伏較大，坡面高程約在175.0～225.0 m，山坡自然坡度約在10°～50°。

線路通過(guò)地段表覆第四系全新統(tǒng)沖洪積層粉質(zhì)黏土，黃褐色，硬塑，土質(zhì)不均勻，含約30%角礫，0.3 m以上含植物根系，下伏遼河群大石橋組大理巖和片巖。片巖：灰黃色，強(qiáng)風(fēng)化，片狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯呈碎塊狀，一般塊徑50～100 mm，錘擊易碎；大理巖：黃褐色—青灰色，全風(fēng)化—弱風(fēng)化。

勘測(cè)期間未見(jiàn)地下水，土壤最大凍結(jié)深度為1.38 m，地震動(dòng)峰值加速度為0.05g(地震基本烈度Ⅵ度)。

本車(chē)站位于陡坡山腳，路基通過(guò)形式為半填半挖且為線側(cè)下式站房，線路站臺(tái)右側(cè)天然邊坡陡峻，比站臺(tái)面高出50～80 m，處于深挖方地段；線路站臺(tái)左側(cè)為站房，站房場(chǎng)坪比臺(tái)站低約11 m，與基本站臺(tái)水平距離僅8 m，且中間還設(shè)有上下樓梯等結(jié)構(gòu)物，不能滿足站臺(tái)填方放坡的要求，故站臺(tái)兩側(cè)范圍路基邊坡需設(shè)置支擋收坡。

2站臺(tái)邊坡?lián)踝o(hù)設(shè)計(jì)方案

隨著我國(guó)大規(guī)模鐵路客運(yùn)專(zhuān)線的迅猛發(fā)展，采取線側(cè)下式的站房越來(lái)越多，成功的擋護(hù)實(shí)踐案例也越來(lái)越多，目前已建成的如京津城際、京滬客專(zhuān)、津秦客運(yùn)、哈大客專(zhuān)，正在設(shè)計(jì)施工的如長(zhǎng)昆客專(zhuān)、青榮城際等，均涉及線側(cè)下式站房路基邊坡的擋護(hù)。其中填方站臺(tái)邊坡?lián)踝o(hù)設(shè)計(jì)主要措施有：放坡、重力式擋墻、懸臂式擋墻、扶壁式擋墻、加筋土擋墻、樁板墻、樁基托梁擋墻等，挖方站臺(tái)邊坡?lián)踝o(hù)設(shè)計(jì)主要措施有：分級(jí)刷坡、重力式擋墻、樁板墻、錨索樁板墻等。

2.1　站房側(cè)填方站臺(tái)路基邊坡?lián)踝o(hù)設(shè)計(jì)

站房側(cè)基本站臺(tái)(左側(cè))和站坪高差近11 m，站坪下方為沖積層粉質(zhì)黏土，底部大多為斜基底。而放坡和重力式擋墻難以滿足站房與站臺(tái)之間狹小的空間要求，如直接采用樁板式擋土墻，由于懸臂段太長(zhǎng)，樁的錨固深度大，且樁頭錨索無(wú)合適的錨固層，導(dǎo)致樁板式擋土墻的整體穩(wěn)定性差，且通常情況下樁與板不在一個(gè)平面上，不滿足站房整體美觀的要求；如采用樁基托梁擋墻方案時(shí)，擋墻及承臺(tái)尺寸大，圬工大、造價(jià)高、不經(jīng)濟(jì)。

經(jīng)過(guò)綜合分析，結(jié)合旅客地道、外掛樓扶梯、雨棚柱基礎(chǔ)等因素，選用輕型扶壁式擋土墻(見(jiàn)圖2)，墻高H=12.3 m，墻身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C35，主筋HRB400，分布筋和箍筋HRB335，基礎(chǔ)埋深不小于1.75 m，墻厚1.2 m，扶壁厚1.1 m，扶壁凈距3.72 m，墻面板懸長(zhǎng)1.525 m，墻底挖除換填粉質(zhì)黏土層至基巖面，并沿基巖面挖臺(tái)階，臺(tái)階寬度不小于2 m，挖除部分用C30素混凝土澆筑，以保證斜基底穩(wěn)定性。該扶壁式擋土墻最大高度為12.3 m，高于《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的最大墻高規(guī)定，為改善減少擋土墻土壓力，在墻背填土中每隔0.6 m鋪設(shè)一層高密度聚乙烯單向拉伸土工格柵。

圖2　扶壁式擋土墻設(shè)計(jì)

2.2　站房對(duì)側(cè)挖方站臺(tái)路基邊坡?lián)踝o(hù)設(shè)計(jì)

(1)方案Ⅰ(分級(jí)刷坡)

本車(chē)站位于山腳，路基通過(guò)形式為左填右挖。右側(cè)天然邊坡陡峻，比站臺(tái)面高出50～80 m，若路塹邊坡采用分級(jí)刷坡的方案，則大部分段落會(huì)出現(xiàn)“剝山皮”的現(xiàn)象，破壞天然植被，挖方量較大，且最大邊坡高度達(dá)48 m。

(2)方案Ⅱ(單排樁板墻且不刷坡)

站臺(tái)中心旅客地道中心里程為DK128+465.894，凈寬為8 m，連接旅客地道的樓扶梯通道范圍為地道中心兩側(cè)各37 m，里程為DK128+428.894～DK128+502.894，此范圍內(nèi)因樓扶梯站臺(tái)面以下挖深約0～8 m。

如在靠近旅客地道樓扶梯側(cè)的位置僅布置一排樁板墻，且為最大限度保護(hù)植被，樁頂不刷坡。其中DK128+428.894～DK128+502.894段樓扶梯挖深最大約8 m，考慮到先施工樁板墻后施工旅客地道和樓扶梯通道的施工順序，最不利工況選取樓扶梯施工時(shí)的基坑最底部作為錨固點(diǎn)，則錨固樁的自由懸臂長(zhǎng)度達(dá)到21 m時(shí)才能保證樁頂不刷坡。根據(jù)《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，錨固樁的自由懸臂長(zhǎng)度不宜大于15 m，樁頂位移應(yīng)小于樁懸臂長(zhǎng)度的1/100，且不宜大于10 cm，如果懸臂長(zhǎng)度達(dá)21 m，則需增大樁長(zhǎng)、樁身截面尺寸及配筋率，施工難度增加且不經(jīng)濟(jì)(見(jiàn)圖3)。

圖3　單排樁板墻不刷坡方案橫斷面

(3)方案Ⅲ(單排樁板墻且樁頂放坡開(kāi)挖)

為保證《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定錨固樁的自由懸臂長(zhǎng)度不宜大于15 m，考慮將錨固樁的自由懸臂長(zhǎng)度降至15 m或15 m以下時(shí)，則樁頂邊坡需要分級(jí)刷坡開(kāi)挖，一則大面積破壞原天然邊坡的植被，二則因自然地勢(shì)原因此處樁板墻與兩側(cè)樁板墻高差過(guò)大，出現(xiàn)擋墻兩側(cè)高中間低的現(xiàn)象，樁頂變化過(guò)渡頻繁，順接非常困難，且出現(xiàn)在站中心，整體不美觀(見(jiàn)圖4)。

圖4　單排錨固樁刷坡方案橫斷面

(4)方案Ⅳ(雙排樁方案)

將樓扶梯范圍DK128+428.894～DK128+502.894段樁板墻平面位置沿等高線布置成環(huán)形，樁板墻中心位于圓弧上，圓弧半徑為96 m，相鄰兩錨固樁中心對(duì)應(yīng)的圓心角為3.622°，順線路方向隨著樓扶梯開(kāi)挖深度的遞減樁板墻至樓扶梯的距離逐漸減小。樁板墻采用C35鋼筋混凝土現(xiàn)澆，樁截面尺寸2.0 m×3.0 m，樁長(zhǎng)22～30 m，樁頂設(shè)置1～2排預(yù)應(yīng)力錨索，錨索長(zhǎng)度19～21 m。為解決外側(cè)環(huán)形樁錨固點(diǎn)問(wèn)題，在緊靠樓扶梯的外側(cè)設(shè)置一排埋入式錨固樁，錨固樁采用C35鋼筋混凝土現(xiàn)澆，樁截面尺寸2.0 m×3.0 m，樁長(zhǎng)15～20 m，以加固外側(cè)環(huán)形樁板墻的錨固段巖體，埋入式錨固樁的錨固長(zhǎng)度隨著樓扶梯開(kāi)挖深度的遞減而逐漸變短。橫斷面見(jiàn)圖5，平面布置見(jiàn)圖6。

圖5　雙排樁方案橫斷面

圖6　雙排樁平面布置

考慮到內(nèi)側(cè)埋入式錨固樁的加固，外側(cè)環(huán)形樁板墻按常規(guī)的樁板墻設(shè)計(jì)，錨固點(diǎn)位置取在站臺(tái)面，假定錨固段巖體為半無(wú)限彈性體，懸臂段所受荷載為側(cè)向巖土壓力。內(nèi)側(cè)埋入式錨固樁設(shè)計(jì)時(shí)，選取樓扶梯基坑底部作為錨固點(diǎn)，外側(cè)樁板墻懸臂段所受的荷載通過(guò)樁身轉(zhuǎn)移到錨固段巖土體，再傳遞到內(nèi)側(cè)錨固樁的懸臂段，內(nèi)側(cè)錨固樁懸臂段所受荷載取土壓力和外側(cè)錨固樁傳遞荷載二者的大值。

由表1綜合分析比較，方案Ⅰ路塹邊坡高度過(guò)大，施工質(zhì)量難以保證，且破壞天然植被嚴(yán)重；方案Ⅱ樁身懸臂段達(dá)21 m， 樁截面尺寸大，不經(jīng)濟(jì)；方案Ⅲ破壞天然植被嚴(yán)重，樁頂變化頻繁，兩側(cè)高中間低，整體不美觀；方案Ⅳ雖然征地較比方案Ⅱ略大，但措施合理，方案穩(wěn)定，故本次研究推薦方案Ⅳ，即雙排樁方案。

3施工注意事項(xiàng)

3.1　施工工序

根據(jù)邊坡開(kāi)挖穩(wěn)定性要求及各結(jié)構(gòu)物的相互影響等，施工工序如下：①外側(cè)弧形樁板墻施工；②內(nèi)側(cè)埋入式錨固樁施工；③旅客地道結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)及站房基礎(chǔ)施工；④扶壁式擋土墻施工；⑤站房、旅客地道施工及樓扶梯基礎(chǔ)施工；⑥分層填筑分層加筋。在上一道工序施工完畢且經(jīng)檢測(cè)滿足相關(guān)規(guī)范要求后，才能開(kāi)展下一道工序的作業(yè)施工。

表1　方案優(yōu)缺點(diǎn)比較

3.2　雙排樁板墻施工

樁體施工前應(yīng)平整場(chǎng)地，做好樁周?chē)乇矸罎B及截排水工作。施工中應(yīng)做好通風(fēng)、排水、照明設(shè)施準(zhǔn)備工作，并做好安全防護(hù)措施。在開(kāi)孔過(guò)程中，如遇地層情況與設(shè)計(jì)不符時(shí)，應(yīng)及時(shí)與設(shè)計(jì)部門(mén)聯(lián)系，以便修正設(shè)計(jì)之后再施工[8]。

樁孔應(yīng)分節(jié)開(kāi)挖，做好鎖口護(hù)壁，開(kāi)挖過(guò)程中發(fā)現(xiàn)護(hù)壁出現(xiàn)裂縫時(shí)，為防止坍孔須適當(dāng)增加鋼筋。灌注樁身混凝土前應(yīng)鑿毛混凝土護(hù)壁，檢查凈空斷面，做好樁體鋼筋籠的測(cè)量放樣。為避免形成相對(duì)軟弱截面，灌注混凝土?xí)r必須連續(xù)不間斷。高出路基面的護(hù)壁部分需拆除，表面不應(yīng)鑿毛，且其與樁身之間應(yīng)鋪設(shè)寶麗板隔離，以利拆除后樁身整齊。鎖口和護(hù)壁鑿除后進(jìn)行抹面處理，不要堵塞聲測(cè)管。

施工完成后應(yīng)按規(guī)定做無(wú)損檢測(cè)試驗(yàn)，當(dāng)檢測(cè)完全合格且樁身混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，采用光面爆破，開(kāi)挖樁前和樁側(cè)巖土體。嚴(yán)禁大爆破方式開(kāi)挖，嚴(yán)禁超挖。樁間開(kāi)挖完成后需再次進(jìn)行樁體無(wú)損檢測(cè)試驗(yàn)。

3.3　扶壁擋土墻施工

為保證擋墻穩(wěn)定性，必須待墻前場(chǎng)坪填至設(shè)計(jì)高程后方可進(jìn)行擋墻基坑開(kāi)挖、墻底混凝土層回填、墻身澆筑等工作?；娱_(kāi)挖前應(yīng)平整場(chǎng)地，做好樁區(qū)地表防滲及截排水工作，保持基坑內(nèi)的干燥。雨季施工時(shí)宜搭設(shè)雨棚，地面上加筑適當(dāng)高度的圍堰，防止雨水流入基坑內(nèi)。

基坑開(kāi)挖應(yīng)跳槽施工，并在開(kāi)挖后及時(shí)驗(yàn)槽，對(duì)地質(zhì)資料進(jìn)行核對(duì)?；娱_(kāi)挖較深或邊坡穩(wěn)定性較差時(shí)，應(yīng)采取臨時(shí)支護(hù)措施。開(kāi)挖棄土或施工材料的堆放位置與高度應(yīng)不影響基坑的穩(wěn)定性。

在扶壁式擋土墻和端墻施工完成且墻身混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后方可進(jìn)行其他結(jié)構(gòu)物施工及墻后填土，墻后填料應(yīng)分層碾壓，分層加筋，在填筑填料過(guò)程中應(yīng)及時(shí)施做反濾層。

4結(jié)束語(yǔ)

(1)路堤或路肩擋土墻高度較大時(shí)，為減小土壓力，優(yōu)化支擋結(jié)構(gòu)，可配合填料加筋，形成復(fù)合支擋結(jié)構(gòu)。

(2)挖方站臺(tái)支擋采用雙排樁，內(nèi)側(cè)埋入式錨固樁和外側(cè)環(huán)形樁板墻的結(jié)合，較好地解決了由于旅客地道引起錨固點(diǎn)下移帶來(lái)的懸臂段過(guò)大問(wèn)題，最大限度地保護(hù)了天然植被。

(3)計(jì)算采用的簡(jiǎn)化方法有效解決了雙排樁受力及變形計(jì)算問(wèn)題。但實(shí)際上作用在雙排樁結(jié)構(gòu)上的土壓力分布規(guī)律及變性特性非常復(fù)雜，今后應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，深入研究雙排樁設(shè)計(jì)計(jì)算方法。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類(lèi)號(hào)：U213.1+52

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-7479(2015)01-0050-04

作者簡(jiǎn)介：第一葉鵬(1984—)，男，2009年畢業(yè)于西南交通大學(xué)巖土工程專(zhuān)業(yè)，碩士，工程師。

收稿日期：2014-11-13