張恩銘

(山東港通工程管理咨詢有限公司，山東 煙臺(tái) 264000)

0 引 言

幾內(nèi)亞的鋁礦儲(chǔ)量大、品味高，鋁礦探明儲(chǔ)量居世界第一。近年來，中國企業(yè)到幾內(nèi)亞開發(fā)運(yùn)輸回國的鋁土礦數(shù)量保持穩(wěn)步增長，而裝卸工藝是鋁土礦運(yùn)輸?shù)闹匾?jié)點(diǎn)，直接影響著裝卸效率及運(yùn)營成本。在項(xiàng)目前期,鋁土礦裝卸工藝大多采用裝載機(jī)水平運(yùn)輸、固定吊抓斗裝卸的工藝，該工藝采用裝卸設(shè)備少、投產(chǎn)快、節(jié)省投資，但工作效率較低;后期考慮裝卸效率、運(yùn)營成本、節(jié)能環(huán)保等因素，對(duì)原裝卸工藝進(jìn)行改造，增加堆取料機(jī)等裝卸設(shè)備，堆取料機(jī)作為專業(yè)化散貨堆場的重要裝卸設(shè)備，已得到廣泛應(yīng)用。大型裝卸設(shè)備安裝及使用期對(duì)軌道差異沉降要求較高，即使對(duì)地基進(jìn)行處理后，在使用期仍不可避免出現(xiàn)地基不均勻沉降，需要結(jié)合工程具體地質(zhì)情況合理設(shè)計(jì)軌道基礎(chǔ)，控制軌道不均勻沉降，確保設(shè)備安全運(yùn)行。

1 工程概況

擬建工程位于幾內(nèi)亞博凱地區(qū)Nunez河?xùn)|岸，目前港區(qū)已建有5個(gè)8 000噸級(jí)鋁土礦裝船泊位及礦石堆場，通過裝載機(jī)和運(yùn)礦車為固定吊供料進(jìn)行裝船作業(yè)。結(jié)合幾內(nèi)亞運(yùn)礦鐵路建設(shè)，在港區(qū)南側(cè)、鐵路環(huán)線的北側(cè)進(jìn)行堆場擴(kuò)建，新增堆場面積約40萬m2，裝卸工藝進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，通過堆取料機(jī)、堆料機(jī)等設(shè)備為固定吊供料進(jìn)行裝船作業(yè)。堆取料機(jī)位于新建堆場，場區(qū)地勢較高，大部分區(qū)域需要開挖；堆料機(jī)位于現(xiàn)有碼頭后方堆場，場區(qū)通過回填山皮土形成，未進(jìn)行地基處理。

2 設(shè)計(jì)條件

2.1 地基條件

堆取料機(jī)所在區(qū)域土層自上而下為鐵帽石、含角礫粉質(zhì)黏土、殘積土、強(qiáng)風(fēng)化砂巖，土層分布不均勻，局部分布?xì)埛e土性質(zhì)較差。堆料機(jī)所在區(qū)域表層為10～15 m素填土，欠固結(jié)狀態(tài)，下層為強(qiáng)風(fēng)化巖。

2.2 設(shè)計(jì)荷載

堆取料機(jī)軌距10 m，輪數(shù)共52個(gè)，輪間距850 mm，正常工作狀態(tài)最大輪壓250 kN。堆料機(jī)軌距9 m，輪數(shù)共34個(gè)，輪間距850 mm，正常工作狀態(tài)最大輪壓250 kN。

3 軌道基礎(chǔ)方案設(shè)計(jì)

港口堆場常用的軌道基礎(chǔ)有軌枕道砟結(jié)構(gòu)和軌道梁結(jié)構(gòu)，其中軌道梁基礎(chǔ)根據(jù)地基條件可選擇天然地基或樁基礎(chǔ)。

3.1 軌枕道砟結(jié)構(gòu)

地基采用強(qiáng)夯等方法進(jìn)行處理，軌道采用間隔布置的鋼筋混凝土軌枕作為基礎(chǔ)，下部采用道砟基床及級(jí)配碎石墊層，斷面如圖1所示。

圖1 軌枕道砟結(jié)構(gòu)方案

3.2 天然地基軌道梁結(jié)構(gòu)

地基采用強(qiáng)夯等方法進(jìn)行處理，軌道采用鋼筋混凝土軌道梁作為基礎(chǔ)，下設(shè)C15混凝土墊層、水泥穩(wěn)定碎石層、級(jí)配碎石墊層，斷面如圖2所示。

圖2 天然地基軌道梁結(jié)構(gòu)方案

3.3 樁基軌道梁結(jié)構(gòu)

鋼筋混凝土軌道梁采用樁基礎(chǔ)，考慮持力層為基巖，樁基采用灌注樁，樁徑采用φ1 000 mm，樁間距5～6 m，斷面如圖3所示。

圖3 樁基軌道梁結(jié)構(gòu)方案

3.4 方案比選

(1)各方案優(yōu)缺點(diǎn)。軌枕道砟結(jié)構(gòu)造價(jià)較低，道砟為柔性基床，出現(xiàn)不均勻沉降后，可通過調(diào)整道砟厚度調(diào)平，對(duì)地基條件要求較低，但后期需要調(diào)整維護(hù)。

天然地基軌道梁結(jié)構(gòu)造價(jià)較低，水泥穩(wěn)定碎石層為半剛性基床，對(duì)不均勻沉降適應(yīng)性差，適用于地基條件良好的情況。

樁基軌道梁結(jié)構(gòu)基本不會(huì)產(chǎn)生沉降，不需要維護(hù)，但造價(jià)較高、施工速度慢。

(2)方案選擇。堆取料機(jī)場區(qū)土層分布不均勻，會(huì)出現(xiàn)不均勻沉降，天然地基軌道梁調(diào)平困難，而堆取料機(jī)軌道較長，樁基軌道梁方案造價(jià)昂貴，軌枕道砟結(jié)構(gòu)調(diào)平方便、造價(jià)低，綜合考慮選擇軌枕道砟結(jié)構(gòu)方案。

堆料機(jī)場區(qū)分布較厚的欠固結(jié)素填土，天然地基進(jìn)行處理的難度大、周期長、造價(jià)高，而樁基礎(chǔ)不需要進(jìn)行地基處理，后期不需要對(duì)軌道進(jìn)行調(diào)整，綜合考慮選擇樁基軌道梁結(jié)構(gòu)方案。

4 軌道基礎(chǔ)計(jì)算

(1)軌枕道砟結(jié)構(gòu)。港口行業(yè)規(guī)范對(duì)于軌枕道砟結(jié)構(gòu)計(jì)算未作明確說明，本工程參考《現(xiàn)代鐵路工程師手冊(cè)》[2]進(jìn)行設(shè)計(jì)，鋼軌視為置于彈性基礎(chǔ)上的無限長梁，鋼軌支承在軌枕上，軌枕鋪得相對(duì)較密，可以近似地把軌枕的支承看作是連續(xù)支承。軌枕道砟結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 軌枕道砟結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果

(2)樁基軌道梁結(jié)構(gòu)。樁基軌道梁采用彈性支承連續(xù)梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，計(jì)算得Mmax=3 310.92 kN·m，Mmin=-1 607.01 kN·m，彎矩包絡(luò)圖如圖4所示。

圖4 樁基軌道梁彎矩包絡(luò)圖

5 結(jié)束語

地基條件對(duì)確定軌道基礎(chǔ)方案有著較大的影響，本工程軌道基礎(chǔ)結(jié)合不同地基條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)方案能夠滿足大型裝卸設(shè)備安全使用，同時(shí)兼顧節(jié)省工程投資。結(jié)合本次擴(kuò)建工程進(jìn)行的軌道基礎(chǔ)分析研究，對(duì)今后在海外建設(shè)專業(yè)化散貨堆場有一定的借鑒參考意義。