客運(yùn)專(zhuān)線制梁場(chǎng)軟弱地基加固處理技術(shù)

楊 茜，金秀梅

(1.石家莊鐵道大學(xué) 土木工程學(xué)院，石家莊 050043;2.石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，石家莊 050041)

客運(yùn)專(zhuān)線制梁場(chǎng)軟弱地基加固處理技術(shù)

楊 茜1，金秀梅2

(1.石家莊鐵道大學(xué) 土木工程學(xué)院，石家莊 050043;2.石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，石家莊 050041)

針對(duì)客運(yùn)專(zhuān)線預(yù)制梁場(chǎng)的軟弱地基，采用鉆孔灌注樁復(fù)合基礎(chǔ)進(jìn)行軟弱地基的加固處理。本文對(duì)制梁臺(tái)座的加固設(shè)計(jì)作了說(shuō)明并對(duì)加固效果進(jìn)行了觀測(cè)與分析，預(yù)制梁場(chǎng)軟弱地基的加固處理效果表明，鉆孔灌注樁復(fù)合基礎(chǔ)在類(lèi)似工程實(shí)踐中具有可行性。

軟弱地基 加固 鉆孔灌注樁 處理

1 工程地質(zhì)概況

某客運(yùn)專(zhuān)線制梁場(chǎng)緊鄰線路左側(cè)布置，順線路長(zhǎng)506 m，總占地面積116 820 m2，合 175畝。經(jīng)勘察，場(chǎng)地基本平坦，為陸相沉積地貌;地表絕大部分為種植多年的蓮藕地，部分為茭白地，塘底淤泥覆蓋，深度約0.50～1.50 m。根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)資料，制梁場(chǎng)地下水主要為淺層潛水和微承壓水。實(shí)測(cè)淺部地下初見(jiàn)水位埋深為0.60～1.20 m，穩(wěn)定水位埋深為0.40～1.10 m。在勘測(cè)深度內(nèi)，土體按其特征及物理力學(xué)性質(zhì)劃分為5個(gè)工程地質(zhì)層，地層土況由淺至深分布如表1。

從表1可以看出：該制梁場(chǎng)地地質(zhì)情況不是很好，土的物理力學(xué)性能較差，承載力不高，屬軟弱地基，必須采取有效措施進(jìn)行加固處理。

表1 地層物理力學(xué)性質(zhì)

2 處理方案比選

客運(yùn)專(zhuān)線箱梁結(jié)構(gòu)尺寸大，重量重，箱梁在梁場(chǎng)內(nèi)需起落頂、橫移，并需防止箱梁在起頂、滑移過(guò)程中受扭破壞，故對(duì)制梁、存梁臺(tái)座地基加固處理要求極高。同時(shí)由于該預(yù)制梁場(chǎng)地勢(shì)低洼，淤泥層深，地下水位極高，水量極其豐富，地基處理難度大，所以給臺(tái)座等明挖基礎(chǔ)的施工帶來(lái)了很大的困難?；谝陨锨闆r，選擇合理可行的處理方案和工程措施就顯得非常重要。所以應(yīng)根據(jù)該制梁場(chǎng)的工程地質(zhì)狀況，綜合施工單位施工機(jī)械、工期和造價(jià)，在保證地基穩(wěn)定和滿(mǎn)足沉降變形要求的前提下，從可能的處理方案中選擇確保工程質(zhì)量和工程工期的方案和工程措施。

為此作出以下4個(gè)方案：碎石樁地基處理、地基拋填片石強(qiáng)夯、CFG樁方案、鉆孔灌注樁復(fù)合基礎(chǔ)。

1)碎石樁地基處理方案

對(duì)自然環(huán)境破壞小，但軟土層太厚，碎石用量大，完全處理既不經(jīng)濟(jì)且處理后的地基承載力和地基沉降也滿(mǎn)足不了要求。

2)地基拋填片石、碎石強(qiáng)夯方案

施工簡(jiǎn)便，對(duì)自然環(huán)境破壞小，但由于制梁場(chǎng)面積大，需大量6 t重型夯錘及大型起重設(shè)備(起吊10 m高的落距)，片石、碎石用量大且需從外地運(yùn)入，總回填量約需20萬(wàn)m3，工程量大，處理成本高。

3)CFG樁方案

CFG樁主要用于群樁基礎(chǔ)或地基處理以提高復(fù)合地基承載力，施工時(shí)對(duì)樁間土要產(chǎn)生擾動(dòng)，加固整個(gè)梁場(chǎng)需要CFG樁的數(shù)量大且施工工藝復(fù)雜，工期長(zhǎng)，需大量樁機(jī)并要提前預(yù)制大量沉管。

4)鉆孔灌注樁復(fù)合基礎(chǔ)方案

鉆孔灌注樁承載力高、穩(wěn)定性好、沉降量小而均勻、耗材少、適應(yīng)性強(qiáng)、成本適中、施工簡(jiǎn)便。如只對(duì)梁場(chǎng)主要承重部位采用鉆孔灌注樁進(jìn)行加固處理，處理后的地基承載力和地基沉降完全能夠滿(mǎn)足工程要求，施工速度快，可以縮短工期。其他部位由于需要的地基載力和對(duì)地基沉降量的要求不高，可以采用“片石+碎石層+二灰砂礫”方式及地基拋填片石強(qiáng)夯方式處理。

比較以上四個(gè)方案，可以看出：制梁場(chǎng)地基加固處理采用鉆孔灌注樁復(fù)合基礎(chǔ)方案比較適宜，工程量小，處理成本低且可以縮短工期。實(shí)踐表明效果很好。

3 工程措施

采用鉆孔灌注樁復(fù)合基礎(chǔ)進(jìn)行制梁場(chǎng)地基加固的工程措施主要包括：①梁場(chǎng)主要承重部位如制梁臺(tái)座端部、存梁臺(tái)座、橫移滑道、靜載試驗(yàn)臺(tái)、提升站門(mén)吊基礎(chǔ)等的地基加固采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ);②制梁臺(tái)座中部采用“片石+碎石層+二灰砂礫”方式處理;③鋼筋綁扎臺(tái)位、內(nèi)模拼裝臺(tái)位基礎(chǔ)采用明挖回填強(qiáng)夯加固;④場(chǎng)地硬化處理。

3.1 臺(tái)座地基加固處理

制梁臺(tái)座大多采用梁板式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的形式，基礎(chǔ)處理上一般采用擴(kuò)大基礎(chǔ)、深層攪拌樁或旋噴樁群、彈性地基梁基礎(chǔ)、沉管樁等。在臺(tái)座結(jié)構(gòu)的選擇上，結(jié)合梁場(chǎng)的實(shí)際情況(梁場(chǎng)處于藕塘、魚(yú)塘區(qū)域，地質(zhì)條件較差)，制梁臺(tái)座考慮采用鋼筋混凝土槽型臺(tái)面形式。

在臺(tái)座地基的處理上，臺(tái)座基礎(chǔ)端部采用樁基礎(chǔ)、中間部分采用擴(kuò)大基礎(chǔ)。制梁臺(tái)座上部為鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)縱梁。制梁臺(tái)座由橫移滑道分為中部和端部?jī)纱蟛糠帧榉乐古_(tái)座不均勻沉降，中部與橫移滑道斷開(kāi)，端部與橫移滑道聯(lián)成整體。臺(tái)座中部在處理后的地基上做3條條形基礎(chǔ)，端部在承臺(tái)上做4條條形基礎(chǔ)。條形基礎(chǔ)頂面預(yù)埋通長(zhǎng)角鋼，且與底模焊聯(lián)。

制梁臺(tái)座兩端部地基各采用2根φ1.0 m，長(zhǎng)42 m的鉆孔灌注樁進(jìn)行加固處理。制梁臺(tái)座中部采用“片石+碎石層+二灰砂礫”方式處理，處理深度為2.50 m。制梁臺(tái)座端部承臺(tái)采用C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，條形基礎(chǔ)采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。制梁臺(tái)座的地基加固處理如圖1所示。

圖1 箱梁制梁臺(tái)座地基處理示意(單位：m)

存梁臺(tái)座存梁時(shí)采用四點(diǎn)支承的方法，每個(gè)存梁臺(tái)座由四個(gè)獨(dú)立的鋼筋混凝土支墩組成，按箱梁的縱橫支座中心布置，各支墩上設(shè)500 mm×500 mm×70 mm橡膠墊。每個(gè)存梁臺(tái)座地基采用4根φ1.0 m，長(zhǎng)34 m的鉆孔灌注樁進(jìn)行加固處理，存梁臺(tái)座地上部分采用C50鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)梁臺(tái)座采用φ1.0 m，長(zhǎng)46 m的鉆孔灌注樁進(jìn)行地基加固。

3.2 其他設(shè)施的地基加固處理

制梁場(chǎng)制梁生產(chǎn)區(qū)共配備70 t龍門(mén)吊機(jī)3臺(tái)，龍門(mén)走行采用單軌式結(jié)構(gòu)。70 t龍門(mén)吊軌道地基采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，基坑開(kāi)挖至耕植土，基底夯填碎石，拋填片石500 mm，碎石 100 mm，要求夯后承載力為 180 kPa，C10混凝土墊層100 mm。倒T形地基梁采用C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

提升站采用2臺(tái)450 t龍門(mén)吊，由于基礎(chǔ)承受荷載較大，450 t龍門(mén)吊基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁復(fù)合地基，鉆孔灌注樁樁徑1.0 mm，樁長(zhǎng)32 m，樁距4.0～5.4 m。樁頂?shù)鼗翰捎肅30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。提升站軌道基礎(chǔ)采用兩條C30鋼筋混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)形式。

橫移滑道地基采用φ1.0 m，長(zhǎng)42 m的鉆孔灌注樁進(jìn)行加固處理，樁間距5～7 m。橫移滑道基礎(chǔ)采用C30鋼筋混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。

鋼筋綁扎臺(tái)位、內(nèi)模拼裝臺(tái)位采用明挖回填強(qiáng)夯加固，基坑開(kāi)挖至耕植土，基底夯填碎石，拋填片石500 mm，碎石100 mm。

3.3 場(chǎng)地硬化處理

在預(yù)制場(chǎng)的制梁生產(chǎn)區(qū)、生產(chǎn)車(chē)間及輔助生產(chǎn)區(qū)、混凝土拌合區(qū)、小型預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)區(qū)和橫移存梁區(qū)的橫移滑道外側(cè)采用20 cm厚的C25混凝土進(jìn)行場(chǎng)地硬化。辦公、生活區(qū)采用20 cm厚的C20混凝土進(jìn)行硬化處理。

4 臺(tái)座沉降的觀測(cè)與分析

2009年5月1日開(kāi)始對(duì)六號(hào)制梁臺(tái)座進(jìn)行靜載試驗(yàn)，共加載8 300 kN。試驗(yàn)采用五集中力、四分點(diǎn)等效荷載方法，加載采用10臺(tái)千斤頂同步頂推來(lái)實(shí)現(xiàn)。0#～8#測(cè)點(diǎn)從西到東排列，間隔為3 m，0#和8#測(cè)點(diǎn)分別位于西端和東端未受壓區(qū)。六號(hào)臺(tái)座加載試驗(yàn)沉降量見(jiàn)圖2、圖3。

圖2 六號(hào)臺(tái)座加載試驗(yàn)北側(cè)測(cè)點(diǎn)沉降值

圖3 六號(hào)臺(tái)座加載試驗(yàn)?zāi)蟼?cè)測(cè)點(diǎn)沉降值

從圖2、圖3中可以看出：加載 3，4 d后，沉降趨于穩(wěn)定且基本不再沉降。1#～7#點(diǎn)中最大沉降量為8 mm，最小沉降量為4 mm。

檢測(cè)結(jié)果表明，制梁臺(tái)座鉆孔灌注樁復(fù)合地基承載力特征值和沉降量滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)論

1)借鑒現(xiàn)已廣泛采用的存梁臺(tái)座鉆孔灌注樁加固處理方法，對(duì)軟弱地基地區(qū)的預(yù)制梁場(chǎng)處理采用鉆孔灌注樁復(fù)合地基基礎(chǔ)比較適宜。

2)采用鉆孔灌注樁復(fù)合形式處理制梁場(chǎng)軟弱地基，在短期內(nèi)取得了明顯的效果，既贏得了工期，又降低了造價(jià)。

3)在制梁場(chǎng)軟弱地基的處理上，對(duì)主要承重部位采用鉆孔灌注樁進(jìn)行加固處理，這是一個(gè)大膽的嘗試和創(chuàng)新，為地質(zhì)條件類(lèi)似地區(qū)客運(yùn)專(zhuān)線制梁場(chǎng)的地基處理提供了經(jīng)驗(yàn)。

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TU472.99

B

1003-1995(2011)03-0073-03

2010-10-21;

2010-11-15

楊茜(1973— )，女，河北保定人，副教授，碩士。

(責(zé)任審編 孟慶伶)