合蚌客专下穿工程对合六高速双墩高架桥桩基承载力影响分析

朱　俊，黄　淼

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司)



合蚌客专下穿工程对合六高速双墩高架桥桩基承载力影响分析

朱俊，黄淼

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司)

摘要：根据合蚌客专下穿合六高速公路双墩高架桥工程施工方案，对高架桥桥墩桩基的承载力影响进行了计算分析。结果表明，桩基安全能够得到保障。

关键词：客专；高架桥；桩基 ；承载力

1概况

1.1　工程概况

合蚌铁路客运专线(以下简称合蚌客专)是北京至福州快速铁路通道的重要组成部分，也是京沪高速铁路与沪汉蓉快速客运通道间的快速连通线。项目按双线客运专线设计，设计速度350 km/h，采用无砟轨道。

合蚌客专在双墩集镇北侧以路基形式下穿合六高速公路双墩高架桥，交叉点合蚌客专桩号DK112+ 690，对应合六路桩号K26+160，交角90°。双墩高架桥桥长2 006 m，合蚌客专下穿位置位于35、36号桥墩之间，为一联30+40+30 m先简支后连续T梁的30 m边跨范围。合蚌上、下行正线对称布置于桥跨，线间距为5 m。

1.2　铁路施工过程

根据铁路设计文件，铁路路基施工过程主要分两个阶段：第一阶段作为临时便道完成从预制梁场到桥位处运梁的临时通道；第二阶段为施工完成后的运营阶段。

(1)运梁通道阶段

原地面向下开挖3.5 m→50 cm石灰改善土封闭层→CFG桩施工→褥垫层施工(60 cm厚掺5%水泥级配碎石)。

(2)运营阶段

褥垫层顶路基基床施工(170 cmAB组填料)→基床表层施工(40 cm级配碎石)→铺铁轨。

2桩基承载力安全性计算

2.1　荷载计算

(1)恒载计算

①上部T梁恒载(一期恒载)

40 mT梁40 m中跨一孔重337.14×26=8 765.64 kN

40 mT梁30 m边跨一孔重274.09×26=7 126.34 kN

②铺装、护栏恒载(二期恒载)

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边跨一孔重45.75×25+45.75×24+16.5×25=2 654.25 kN

③盖梁自重：57.96×25=1 449.0 kN

则作用在单根墩柱柱顶(盖梁底)的恒载竖向力为

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)活载计算

①活载反力计算

36号桥墩为连续墩，左孔为30m边跨，右孔为40m中跨。活载作用在这两孔时，对36#墩产生最大墩柱垂直力。对36#墩进行双孔布载，求得墩顶支座处活载反力的最大值(图1)。

图1　双孔加载示意

双孔布载单列车时：B=0.5×10.5×(29.4+40)+320=684.35kN

②单根墩柱最大活载反力计算

计算见表1。

表1　单根墩柱最大活载竖向力计算

表中ζ为车道折减系数。从表1中可以看出，横向三列布载时，单根墩柱取得最大竖向力。

(3)荷载组合

36#墩每一根桩承受的荷载为

①双孔恒载反力(包括盖梁自重) 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桩顶面以下开挖2.3 m后出露的桩身自重N4=π×1×1×2.3×25=180.64kN

作用于桩顶的恒载反力N恒为

N恒=N1+N2+N3+N4=7 170.76kN

⑤活载反力 Nmax汽=1 502.88kN

⑥桩身自重与置换土重的差值

根据《基规》5.3.3条，桩身自重与置换土重的差值作为荷载考虑，平均土容重取18kN/m3，则 N6=π×1×1×(23-2.3)×(25-18)=455.22 kN

⑦单桩计算荷载

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

由于本桥为重要大桥，设计安全等级为一级，结构重要性系数取1.1

Nmax=1.1×9 128.86=10 041.75 kN

2.2　地层特性及计算工况

(1)地质分层

地质分层如图2。

图2　地质分层

(2)计算工况

根据合蚌客专下穿合六高速施工施工工序安排，拟定了以下三种工况对单桩轴向受压承载力进行计算。

①工况一

原地面向下开挖至高程56.154 m，在其上施工50 cm石灰改善土封闭层。此时，桩头出露2.3 m。按剩余桩长20.7 m验算单桩承载力。

②工况二

在石灰改善土封闭层顶面钻孔施工CFG桩，桩底高程50.554 m，影响深度5.6 m。考虑最不利情况，CFG桩施工时扰动破坏了桥墩桩周原状土。此时，按桥墩桩周5.6 m深度范围内失去摩阻力验算单桩承载力。

③工况三

在铁路运营阶段，考虑最不利情况，CFG桩加固地基失效，地面在列车荷载作用下下沉，桥墩桩周5.6 m深度范围内土体对桩基产生向下的负摩阻力。此时，将负摩阻力作为外荷载验算单桩承载力。

以上三个工况，工况二比工况一不利，工况三比工况二更为不利。如果三个工况计算的单桩承载力均满足要求，即可认为合六高速双墩高架桥桥墩桩基在铁路施工期及运营期是安全的。

2.3　单桩承载力验算结果

由于中风化泥质砂岩的工程性质一般，为安全起见，分别按摩擦桩计算公式和嵌岩桩计算公式对单桩承载力进行验算，结果见表2。

表2　单桩承载力验算结果

3结论

涉路工程(合蚌客专)下穿合六高速公路双墩高架桥方案总体上是可行的，在正常施工和运营条件下，双墩高架桥的结构安全能满足设计需要。但该方案的实施对双墩高架桥的桥梁检测、维修和今后合六高速公路的拓宽改造可能造成一定影响。

参考文献：

[1]杨晓杰,邓飞皇.地铁隧道近距穿越施工对桩基承载力的影响研究[J].岩石力学与工程学报,2006,(6)：1290-1295.

[2]冯忠居,冯瑞玲.黄土湿陷性对桥梁桩基承载力的影响[J].交通运输工程学报,2005,(3)：60-63.

作者简介：朱俊(1980-)，男，工程师，研究方向：路桥设计。

收稿日期：2015-01-07

中图分类号：U442.5

文献标识码：C

文章编号：1008-3383(2015)08-0112-01