朱　俊，黃　淼

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司)

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合蚌客專下穿工程對(duì)合六高速雙墩高架橋樁基承載力影響分析

朱俊，黃淼

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司)

摘要：根據(jù)合蚌客專下穿合六高速公路雙墩高架橋工程施工方案，對(duì)高架橋橋墩樁基的承載力影響進(jìn)行了計(jì)算分析。結(jié)果表明，樁基安全能夠得到保障。

關(guān)鍵詞：客專；高架橋；樁基 ；承載力

1概況

1.1　工程概況

合蚌鐵路客運(yùn)專線(以下簡稱合蚌客專)是北京至福州快速鐵路通道的重要組成部分，也是京滬高速鐵路與滬漢蓉快速客運(yùn)通道間的快速連通線。項(xiàng)目按雙線客運(yùn)專線設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)速度350 km/h，采用無砟軌道。

合蚌客專在雙墩集鎮(zhèn)北側(cè)以路基形式下穿合六高速公路雙墩高架橋，交叉點(diǎn)合蚌客專樁號(hào)DK112+ 690，對(duì)應(yīng)合六路樁號(hào)K26+160，交角90°。雙墩高架橋橋長2 006 m，合蚌客專下穿位置位于35、36號(hào)橋墩之間，為一聯(lián)30+40+30 m先簡支后連續(xù)T梁的30 m邊跨范圍。合蚌上、下行正線對(duì)稱布置于橋跨，線間距為5 m。

1.2　鐵路施工過程

根據(jù)鐵路設(shè)計(jì)文件，鐵路路基施工過程主要分兩個(gè)階段：第一階段作為臨時(shí)便道完成從預(yù)制梁場到橋位處運(yùn)梁的臨時(shí)通道；第二階段為施工完成后的運(yùn)營階段。

(1)運(yùn)梁通道階段

原地面向下開挖3.5 m→50 cm石灰改善土封閉層→CFG樁施工→褥墊層施工(60 cm厚摻5%水泥級(jí)配碎石)。

(2)運(yùn)營階段

褥墊層頂路基基床施工(170 cmAB組填料)→基床表層施工(40 cm級(jí)配碎石)→鋪鐵軌。

2樁基承載力安全性計(jì)算

2.1　荷載計(jì)算

(1)恒載計(jì)算

①上部T梁恒載(一期恒載)

40 mT梁40 m中跨一孔重337.14×26=8 765.64 kN

40 mT梁30 m邊跨一孔重274.09×26=7 126.34 kN

②鋪裝、護(hù)欄恒載(二期恒載)

40 mT梁40 m中跨一孔重61.0×25+61.0×24+22.0×25=3 539.0 kN

40 mT梁30 m邊跨一孔重45.75×25+45.75×24+16.5×25=2 654.25 kN

③蓋梁自重：57.96×25=1 449.0 kN

則作用在單根墩柱柱頂(蓋梁底)的恒載豎向力為

N恒=0.5×0.5×(8 765.64+7 126.34+3 539+2 654.25)+0.5×1 449=6 245.81kN

(2)活載計(jì)算

①活載反力計(jì)算

36號(hào)橋墩為連續(xù)墩，左孔為30m邊跨，右孔為40m中跨?；钶d作用在這兩孔時(shí)，對(duì)36#墩產(chǎn)生最大墩柱垂直力。對(duì)36#墩進(jìn)行雙孔布載，求得墩頂支座處活載反力的最大值(圖1)。

圖1　雙孔加載示意

雙孔布載單列車時(shí)：B=0.5×10.5×(29.4+40)+320=684.35kN

②單根墩柱最大活載反力計(jì)算

計(jì)算見表1。

表1　單根墩柱最大活載豎向力計(jì)算

表中ζ為車道折減系數(shù)。從表1中可以看出，橫向三列布載時(shí)，單根墩柱取得最大豎向力。

(3)荷載組合

36#墩每一根樁承受的荷載為

①雙孔恒載反力(包括蓋梁自重) N1=6245.81 kN

②一根墩柱恒重N2=π×0.9×0.9×7.32×25=465.68kN

③系梁恒重反力 N3=0.5×22.29×25=278.63 kN

④樁頂面以下開挖2.3 m后出露的樁身自重N4=π×1×1×2.3×25=180.64kN

作用于樁頂?shù)暮爿d反力N恒為

N恒=N1+N2+N3+N4=7 170.76kN

⑤活載反力 Nmax汽=1 502.88kN

⑥樁身自重與置換土重的差值

根據(jù)《基規(guī)》5.3.3條，樁身自重與置換土重的差值作為荷載考慮，平均土容重取18kN/m3，則 N6=π×1×1×(23-2.3)×(25-18)=455.22 kN

⑦單樁計(jì)算荷載

Nmax=7 170.76+1 502.88+455.22=9 128.86 kN

由于本橋?yàn)橹匾髽?，設(shè)計(jì)安全等級(jí)為一級(jí)，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)取1.1

Nmax=1.1×9 128.86=10 041.75 kN

2.2　地層特性及計(jì)算工況

(1)地質(zhì)分層

地質(zhì)分層如圖2。

圖2　地質(zhì)分層

(2)計(jì)算工況

根據(jù)合蚌客專下穿合六高速施工施工工序安排，擬定了以下三種工況對(duì)單樁軸向受壓承載力進(jìn)行計(jì)算。

①工況一

原地面向下開挖至高程56.154 m，在其上施工50 cm石灰改善土封閉層。此時(shí)，樁頭出露2.3 m。按剩余樁長20.7 m驗(yàn)算單樁承載力。

②工況二

在石灰改善土封閉層頂面鉆孔施工CFG樁，樁底高程50.554 m，影響深度5.6 m?？紤]最不利情況，CFG樁施工時(shí)擾動(dòng)破壞了橋墩樁周原狀土。此時(shí)，按橋墩樁周5.6 m深度范圍內(nèi)失去摩阻力驗(yàn)算單樁承載力。

③工況三

在鐵路運(yùn)營階段，考慮最不利情況，CFG樁加固地基失效，地面在列車荷載作用下下沉，橋墩樁周5.6 m深度范圍內(nèi)土體對(duì)樁基產(chǎn)生向下的負(fù)摩阻力。此時(shí)，將負(fù)摩阻力作為外荷載驗(yàn)算單樁承載力。

以上三個(gè)工況，工況二比工況一不利，工況三比工況二更為不利。如果三個(gè)工況計(jì)算的單樁承載力均滿足要求，即可認(rèn)為合六高速雙墩高架橋橋墩樁基在鐵路施工期及運(yùn)營期是安全的。

2.3　單樁承載力驗(yàn)算結(jié)果

由于中風(fēng)化泥質(zhì)砂巖的工程性質(zhì)一般，為安全起見，分別按摩擦樁計(jì)算公式和嵌巖樁計(jì)算公式對(duì)單樁承載力進(jìn)行驗(yàn)算，結(jié)果見表2。

表2　單樁承載力驗(yàn)算結(jié)果

3結(jié)論

涉路工程(合蚌客專)下穿合六高速公路雙墩高架橋方案總體上是可行的，在正常施工和運(yùn)營條件下，雙墩高架橋的結(jié)構(gòu)安全能滿足設(shè)計(jì)需要。但該方案的實(shí)施對(duì)雙墩高架橋的橋梁檢測、維修和今后合六高速公路的拓寬改造可能造成一定影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊曉杰,鄧飛皇.地鐵隧道近距穿越施工對(duì)樁基承載力的影響研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2006,(6)：1290-1295.

[2]馮忠居,馮瑞玲.黃土濕陷性對(duì)橋梁樁基承載力的影響[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào),2005,(3)：60-63.

作者簡介：朱俊(1980-)，男，工程師，研究方向：路橋設(shè)計(jì)。

收稿日期：2015-01-07

中圖分類號(hào)：U442.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào)：1008-3383(2015)08-0112-01