某高速铁路40m制梁场地基处理方案设计研究

姚志江

中交第三公路工程局有限公司，北京 101300

1 工程概况

案例梁场的场地上部地基土主要由第四系素填土、粉质黏土、含碎石黏性土等组成，下部基岩主要由白垩系衢江群粉砂岩组成，各土层地质特征如表1所示。该区域属于亚热带季风气候区，年均降水量为1784.7mm，平均气温为18.2℃，平均风速为2.7m/s。

表1 拟建场地土质特征 单位：m

2 梁场地基加固处理方案比选

梁场制作箱梁的尺寸、重量较大，为避免梁体存放过程中台座不均匀沉降而发生受扭破坏，对制梁、存梁台座地基承载力要求较高，因此需要对制、存梁场地的地基进行相应的加固处理。综合考虑当地土体的物理力学性能、拟建场地构筑物的级别、现有施工设备、施工进度、地下水、环境以及经济等因素的影响，将采用钻孔灌注桩法对该区域的地基进行加固处理。

该梁场在受力较大位置处，如制、存梁台座，混凝土拌和站、静载实验台座、喂梁台座、提梁便道、架梁轨道基础等位置地基处理拟采用钻孔灌注桩法。实践表明，处理效果较好。

3 施工可行性分析

依据相关规范及工程资料，场地地下水对钻孔灌注桩的施工影响较小，通过采取孔口加护筒，控制冲孔速度、浇筑混凝土前清理孔底沉渣等有效措施，能避免桩体出现断桩、夹泥、缩径等质量事故；对废弃的泥浆进行合理处置，采取相应的方法来控制施工噪声、粉尘及施工产生的生活垃圾对周边环境的影响。

综合考虑，钻孔灌注桩技术的施工效率、经济效益等均满足工程需求，并采取一系列有效措施保证桩体质量、减小对环境的影响。因此，该地基处理方法切实可行。

4 地基处理方案设计

4.1 持力层的选择

综合考虑梁场地质勘察成果、各拟建（构）筑物重量及各层地基土埋藏情况，其素填土与粉质黏土的埋深较浅、力学性质较差、土层厚度小，含碎石性黏土比素填土与粉质黏土的力学强度较高，均不能满足拟建构筑物荷载。中风化泥质粉砂岩分布广泛、力学性质好、承载能力高，因此选取中风化泥质粉砂岩作为钻孔灌注桩的持力层。

4.2 钻孔灌注桩的设计

钻孔灌注桩桩型拟采用机械冲孔桩；选用中风化泥质粉砂岩为钻孔灌注桩的持力层，制梁、存梁台座的桩长为10.6m，混凝土拌和站的桩长为10.5m，桩径分别采用1m和1.5m两种直径，桩体进入持力层的深度为1.5m。

4.3 单桩承载力的计算

钻孔灌注桩采用机械冲孔桩形式，基础持力层选用中风化泥质粉砂岩时，单桩承载力可根据《工程建设岩土工程勘察规范》（DB 33/T 1065—2009）中的公式进行计算，具体公式如下：

式中：Ra为单桩竖向承载力特征值，kN；Up为桩身周长，m；qsia为桩侧第i层土的侧阻力特征值，kPa；li为桩周第i层土的厚度，m；qpa为桩端阻力特征值，kPa；Ap为桩端面积，m2。

经计算，混凝土拌和站和台座的单桩承载力如表2所示。

表2 单桩承载力计算表

5 地基承载力验算

5.1 制梁、存梁台座地基承载力验算

根据制梁台座的设计荷载，该区域以40m梁进行验算，其中梁体自重为9270kN，模板自重为2130kN，钢绞线、锚具自重计200kN，总计约11600kN，制梁台座基础面积为235.98m2。经计算，p=N/A=49kPa，远小于修正后的地基承载力特征值200kPa，因此地基加固后的制梁台座承载力满足工程要求。

存梁区台座采用独立基础，每个基础底面积为36m2，承受的荷载为9270kN，基础及承台自重1440kN，经计算，p=N/A=297.5kPa，修正后的地基承载力特征值为350kPa＞297.5kPa，因此该地基处理方式满足工程需求。

5.2 混凝土拌和站地基承载力验算

根据混凝土拌和站的设计说明，该区域设置8个170t的粉煤灰仓，自重按20t进行设计计算，荷载约为13600kN；混合站基础采用C30混凝土，重度为25kN/m3，基础底面积为141.2m2，深度为2m。因此，按照13600kN的荷载对地基进行设计。经计算，地基承载为146kPa＜150kPa（设计地基承载力），故该地基处理方案满足承载力需求。

6 其他地区的地基加固处理设计

80t龙门吊基础标准组合作用下的基底为114kN，天然地基承载力特征值fak=80kPa。P=136.8kPa＞80kPa，故天然地基无法满足要求。因此，对该地区地基拟换填1m厚级配砂石垫层。经检测，地基承载力为150kPa＞136.8kPa，故该地基处理方法能满足其设计要求。

钢筋绑扎台、砂石料存放区等均采用明挖回填加固法进行地基加固，并对梁场生活区、生产区、混凝土拌和区、钢筋绑扎区、存梁区等均采用30cm厚C30混凝土硬化。

7 结束语

文章针对该40m梁场的地基处理设计进行分析研究，主要做了以下方面工作，可为类似工程提供参考与思路。

（1）结合该地区地质勘察报告及工程需求，对强夯法、换土垫层法、钻孔灌注桩法进行方案比选，最终确定采用钻孔灌注桩技术对该地区进行地基加固处理。

（2）依据现场实际情况对地基处理技术的施工可行性进行分析。

（3）通过计算其承载力，对钻孔灌注桩的桩径、桩长等进行设计。

（4）通过对设计区域的承载力进行核算，表明经处理后的地基承载力满足施工需求。