钢筋混凝土桩网结构在客运新线中的应用.pdf

铁道建筑 Ra i l wa y En g i n e e r i ng 文章 编号 ： 1 0 0 3 1 9 9 5 ( 2 0 1 0 ) 0 9 0 0 8 4 - 0 2 钢筋混凝 土桩 网结构在 客运新线 中的应用 杜 小素 ， 霍 少磊 ， 胡洪军 ( 1 河南省交通规划勘察设计 院， 郑 州4 5 0 0 5 2 ； 2 新疆煤田地质局 ， 乌鲁木齐8 3 0 0 0 0 ； 3 中国中铁电气化局集 团 ， 北京1 0 0 0 3 6 ) 摘要 ： 钢 筋混凝 土桩 网结构 作为桩 承 式路 堤 的一种 结构 形式 ， 在 国 内应 用较 少。客运 新线 部分路 段采 用 了钢筋混凝土桩 网结构对既有路堤进行加固处理 ， 并进行静载试验， 结合该试验段施 工及试验情况， 对 钢筋混凝土桩网结构加 固既有路堤 的原理进行 了介绍 ， 并对静载试验情况进行分析。 关键 词 ： 钢 筋混凝 土桩 网结构 静 载试 验承载 力 沉降 中图分类 号 ： T U 4 7 3 1文献 标识码 ： B 2 0世纪 7 O年代， 桩 网结构地基处理技术产生 于 13 本 ， 主要用于对高等级道路所经软土地基区的加固， 在控制路基残余变形方面较有优势 。它主要利用 形成 的柔性 拱 区 ， 调 整 桩 土竖 向荷 载分 担 比与 桩 土应 力比， 使桩一 网一土形成有机整体共 同承担荷 载及减 小沉降的作用原理来满足列车运营稳定与变形要求。 桩 网结构 地基处 理技 术 在 我 国具 有 良好 的应 用 前 景 ， 它将 补充 完善 我 国铁 路 地 基 处 理技 术 系 列 ， 在 深 厚 软 土地基 、 湿陷性黄土地基 、 持力层较浅的平原丘陵地带 修建高速铁路 ， 它将会以其独特 的优势受到越来越多 的青睐 ， 在我国铁路的客运专线建设中发挥作用 。 1 钢筋混凝土桩 网结构原理 钢筋 混凝 土桩 网结构 作为 桩承式 路堤 结构形 式 的 一 种 ， 是 通 过 刚性 桩 ( 钻 孔 混 凝 土 桩 、 预 制 混 凝 土 桩 等 ) 处理 地基 的一 种 新 型 结 构 形 式 ， 其 作 用 原 理 是 上 部填土和其他荷载通过独立桩帽上铺设的土工格栅垫 层 ， 均匀地传递到下部桩和桩间土上， 由桩和桩间土按 一 定 的 比例共 同分 摊 承 受上 部 荷 载 ， 以便 于控 制 路 基 的初始稳定和沉降， 尤其是不均匀沉降 。多应用于 路 基 与结构物 过渡 段 ， 以获 取路 基 与 结 构物 之 间 的平 顺过渡 ， 保证线路平顺 ； 也用于道路拓宽时保证新旧线 路地基不产生大的沉降差异 ， 新线路能够及 时投入运 营， 达到拓宽 目的。其具有施工工期短、 地基侧 向变形 小和工后沉降小等优点 ， 可 以有效解决受工期 限制 的 路基工程的不均匀沉降问题。其具体结构形 式如 图 1 收稿日期 ： 2 0 1 0 -0 5 - 1 4 ； 修 回日期 ： 2 0 1 0 - 0 6 1 0 作者简 介： 杜小素( 1 9 6 6 一) ， 女 ， 河南 武陟人 ， 高级工程师。 土工格栅垫层 桩 图 1 钢 筋 混 凝 土 桩 网 结 构形 式 2 工 程 概 况 客运新线 X X T J V I 标第八项 目部部分路基范 围内 基 底采 用桩 网结 构 加 固 ， 桩 的 直 径 6 6 0 c m， 桩 帽 尺 寸 为 1 5 I n1 5 i n 0 5 1 T I ； 桩身混凝 土设计强度等级 为 C 1 5 。根据 客运专线铁路路基工程施工质量验收 暂行标准 规定， 设计要求桩 网结构钢筋混凝土桩应 进行单 桩静 载试 验 ， 检验 单 桩 承 载力 是 否 达 到设 计 要 求 ( 1 2 5 0 k N) 。本 次试 验检 测 桩 数 3根 ， 试 验 内容 为 去除 桩帽后 的单 桩竖 向承 载力静 载试 验 。 检测 里程范 围 内土层分 布 主要为 粉质黏 土 、 砂 土 、 全风化花岗岩( W4 ) 及强风化花岗岩( W3 ) 等岩土层。 3试验装置及试验方法 3 1试验 装置 本次试验采用压重平台反力装置 。加载装置为 2 个2 0 0 0 k N D Y G 2 0 0 - 2 0 0液 压 千 斤 顶 和 一 台 Y Z B 6 3 - 0 2 7 1电动油泵。千斤顶行程是 2 0 0 m m， 压力表精度 为 1 5级 ， 量程 1 0 0 MP a ； 百分表连磁性表座 4只， 6 m 长 的基准 梁 2根 。 加载 装置 如 图 2所示 。主 梁采 用 3根 6 m 长 I ， 工 字钢 对焊 ， 次梁 采用 6根 6 m长 I 3 0 e 工 字钢 。配重块 采 用钢筋 混 凝 土 块 ， 尺 寸 为 2 3 m 0 9 m 0 9 m。 2 0 1 0年第 9期 钢筋混凝土桩 网结 构在 客运 新线 中的应用 8 5 次梁 支座采 用 2块 钢筋 混凝 土 块 ， 尺 寸 为 6 0 m 0 5 m X 0 5 m， 主梁支座采用 2块钢筋混凝土块， 尺寸为 1 0 m 0 3 m 0 3 m 。 3 2试 验方 法 3 2 1 加载 采用 慢 速 维 持 荷 载 法 逐 级 加 载 ， 最 大 加 载 量 为 2 5 0 0 k N， 单级荷载取预估试验荷载量的 1 1 0 ， 各级加 载量分 别 为 5 0 0 k N、 7 5 0 k N、 1 0 0 0 k N、 1 2 5 0 k N、 1 5 0 0 k N、 1 7 5 0 k N、 2 0 0 0 k N、 2 2 5 0 k N、 2 5 0 0 k N。每级 荷 载 达到相对稳定 后加 下 一级 荷载 。读数 时 问 为每级 加 载 后 ， 按 5 、 1 0 、 1 5 、 l 5 、 1 5 、 3 0 、 3 0 mi n的时 间 间隔读 数 ， 直 至变形达到稳定标 准或满足终止 加载条件 时为止 。 稳定标准 ： 每一小时沉降不超过 0 1 m m。 图 2单 桩 承 载 力 静 载 试 验 加 载 装 置 不 意 3 2 2 卸载 每级卸载值为每级加载值 的 2倍。每级卸载后按 1 5 ra i n ， 1 5 mi n ， 3 0 ra i n读 数 ， 即可卸 下一 级荷 载 。 3 2 3 单 桩承 载力特 征值 的确 定 据国家 建 筑 基 桩 检 测 技 术 规 程( J G J 1 0 6 2 0 0 3 ) 之规定 ， 当出现 下列 现象之 一 时 ， 可 终止试 验 ： 1 ) 当荷载一沉降( P s ) 曲线上有可判定极 限承 载力的陡降段 ， 且桩顶总沉降量超过 4 0 mm； 2 ) A S + A S 2 ， 且 经 2 4 h尚未达 到稳定 ； 3 ) 2 5 m 以上 的非 嵌岩 桩 ， P 一 |s吐线 呈缓 变 型 时 ， 桩顶 总沉 降量大 于 6 0 8 0 mm； 4 ) 在特殊条件下 ， 可根据具体要求加载至桩顶总 沉 降量 1 0 0 m m。 5 ) 桩底支承在坚硬岩( 土) 层上 ， 桩的沉 降量很小 时 ， 最 大加 载量不 应小 于设计 荷 载 的两 倍 。 单 桩竖 向抗压 极 限承载 力可 按下 列方 法综合 分 析 确 定 ： 1 ) 根据沉降随荷 载变化的特征确定： 对于陡降型 P 一|s曲线， 取其发生明显陡降的起点对应的荷载值 ； 2 ) 出现终止加载条件第 2款情况 ， 取前 一级荷载 值 ； 3 ) 对于缓变型 P Js曲线可根据沉 降量确定 ， 宜 取 S= 4 0 m m对应的荷载值； 当桩长 4 0 m时 ， 宜考虑 桩身弹性 压缩量 ； 对 直径 8 0 0 m m 的桩 ， 可 取 S= 0 0 5 0( D为桩 端直 径 ) 对 应 的荷 载值 。 4数 据整理与试验结果 为确定单桩承载力特征值 ， 将现场试验数据进行 处 理 ， 并 绘 制 S Y Z 1 S Y Z 3 3根 试桩 P s曲线 ， 见 图 3 。 荷载P k N 5 0 0 J 0 0 0 l 5 o o 2 0 0 0 2 5 0 0 3 0 0 0 Y Z 1 号试桩 Y Z 2 号试桩 Y Z 3 号试桩 图 3 S Y Z 1 一 S Y Z 3号试桩 P s曲线 由试验结果 ， 3根单桩 复合地基 的最 大加载值 为 2 5 0 0 k N， 最 大沉 降量 为 l 6 4 7 mm， P Js曲线 为 缓 变 型 ， 无明显陡降段。各桩的单桩承载力特征值见表 l 。 表 1单 桩 承 载 力 特 征 值 汇 总 试验 编号 里程 试验桩长最大加 载 最大沉降 承载力 桩 号 m 值 k N 量 ram特征值 k N 5 结论 1 ) 本 次试验 对 3根 单 桩进 行 了检 测 ， 由试 验 结 果 可知 3根 桩 的 P s曲线 为缓 变 型 ， 无 明显 陡 降段 ， 在 2 5 0 0 k N荷载作用下 ， 最大沉降 1 6 4 7 m m， 最小沉降 5 5 8 m m。综合分析 ， 所 检测 3根桩承载力特征值满 足设计 要求 。 2 ) 钢筋 混凝 土桩 网结构 路 基 作 为一 种 刚 性 桩基 ， 桩的承载力 由桩侧摩阻力与桩端支撑力共 同承担 ， 具 有 竖 向沉降 变形 小 、 变 形稳 定 时间短 的 突出优 点 ， 且施 工质量易控制， 可用于加 固高速铁路和客运专线的深 厚 软弱 地基 。 参 考 文 献 1 肖宏 ， 蒋关鲁 ， 魏永幸 ， 等 遂渝线无砟轨道桩 网结构地基处 理技术 J 铁 道工 程学报 ， 2 0 0 6 ( 4 ) ： 2 2 2 5 2 肖宏 ， 蒋关鲁 ， 魏永幸 遂渝 线无砟 轨道桩 网结构解 析计算 探讨 J 铁道建筑 ， 2 0 0 6 ( 1 1 ) ： 9 3 9 5 3 李毅 ， 邓小卫， 邓明高 钢筋混凝土桩网结构加固既有路堤施工 技术 c 2 0 0 6年中国交通土建工程学术论文集 ， 2 0 0 6 ： 7 7 6 7 8 0 ( 责任审编王天威) g g 访删世蛙