津秦客专沙河特大桥连续梁段支护设计

津秦客专沙河特大桥连续梁段支护设计
朱全泉
【摘要】Based on the example of NO. 54 pier excavation of the continuous beam section of the extralarge bridge across the Shahe River on the Jin-Qin railway line,a mechanical calculation and reinforcement and slide checking of supporting piles have been carried out. Practice showed that the program was convenient and practical,and could effectively protect the existing circuit-based security.%通过新建天津-秦皇岛铁路客运专线四标段沙河特大桥连续梁段54号桥墩基坑支护选用支护桩方案实例,对支护桩进行了力学计算和配筋、抗滑检算,施工实践表明,该支护方案方便可行,有效地保护了既有线路基的安全.
【期刊名称】《甘肃科学学报》
【年(卷),期】2011(023)002
【总页数】4页(P79-82)
【关键词】支护桩;边坡稳定;土压力;配筋;抗滑
【作者】朱全泉
【作者单位】中铁二十一局集团第五工程有限公司,甘肃兰州730000
【正文语种】中文
【中图分类】U443.15
新建天津—秦皇岛铁路客运专线沙河特大桥位于唐山市滦县境内，桥全长
4.296km.津秦客专四标段沙河特大桥连续梁段为跨越既有铁路而设，跨径组合为（60＋100＋60）m，其中100m跨径跨越3条既有线，依次为马柳南联络线、
京秦上行线、马柳北联络线；大里程方向60m跨径跨越京秦下行线；平、立面位置关系见图1、图2.
由图1、图2可知，连续梁54号主墩位于马柳南联络线南侧，主墩承台部分侵入既有线桥台锥体上，55号主墩及56号边墩分别位于既有京秦下行线的线路两侧，其承台侵入路基边坡较多.该桥连续梁段跨既有铁路线施工，由于主墩承台部分进
入既有路基边坡，在承台施工过程中临近既有线的深基坑可能危及既有路基造成塌方，这种情况下如何保证既有线路基的边坡稳定是工程施工的重要难点问题[1－8]. 工程承台基坑的支护选择支护桩方案[1]，即在基坑侵入既有路基的边坡位置，采
用支护桩支护，基坑的其他边缘在施工时进行放坡开挖.
工程桥墩基坑支护设计原理与承台基坑支护设计原理相同，以连续梁段的54号桥墩基坑的支护设计做主要说明.津秦客运专线四标段沙河特大桥的54号桥墩，采用低承台桩基础.由于它位于马柳南联络线某小桥附近，在其基础承台施工过程中，
基坑开挖会侵占既有线路基边坡，并且邻近一个既有小桥的桥台[1－8].新建54号桥墩的桩基础承台为八边形，其基坑与既有线路的平面位置关系见图3.
（1）按照图3所示支护方案中的支护桩布置，对承台施工开挖后的基坑进行自身稳定性检算，并确定出各支护桩位置的土体剩余下滑力——即滑移体推力的计算[4]；马柳南联络线为单线，其路堤边坡坡度为1∶1；根据勘察报告，与基坑开挖和支护有关的各土层的设计参数见表1.
（2）利用悬臂桩墙支护原理进行桩长的确定[3]；
（3）将支护桩视为顶端自由的横向受力桩，用m法计算桩身内力并配筋[4]（m
法即为线弹性地基反力法，也叫基床系数法）；
（4）根据基坑开挖的基坑稳定计算结果，将滑移体的剩余下滑力作用于支护桩进行抗滑检算，判断抗滑桩的桩身强度是否能够满足支挡既有路基的抗滑要求[2－6]. 基坑支护拟采用直径1.25m、间距1.6m的钢筋混凝土桩方案，从既有桥台胸墙
向台尾排序依次为1～9号.
（1）边坡稳定性检算原理基坑在未进行支护时的临界滑动边界见图4.
由图4可知，54号基坑开挖时既有线的桥台以及临近路肩的位置，其滑坡体的滑
移范围已经入侵到既有路基.因此，该基坑在开挖时有必要设置抗滑桩对基坑进行
防护，也避免在基坑开挖时边坡产生滑动对既有路基形成安全隐患.
54号基坑开挖时既有边坡的自身稳定性采用理正计算软件完成.在计算过程中，桥墩承台底面以上的外力均简化成等效荷载处理.用理正计算软件计算得出结果，从
而确定出54号基坑开挖时基坑典型位置的最危险滑移面见图5.
经滑坡稳定计算知，54号基坑各支护桩所承担的剩余下滑力的数值见表2.
（2）桩长的确定①对于1～9号支护桩，按照悬臂桩墙支护原理[4]（见图6），建立多土层中计算支护桩的平衡方程
式中Eai、Hai为第i土层的主动土压力合力（kN）和到最底层土底面的力（m）；Epj、Hpj为第j土层的被动土压力合力（kN）和到最底层土底面的力臂（m）；
K0为抗倾覆稳定系数，取K0＝1.5.
图6中Ea2、Ep2、Ha2、Hp2均为桩底在最底层土体中嵌入深度t的函数，解上述方程即可计算出t.
②利用支护原理和土压力的计算结果得到1～9号支护桩（在承台底以下）的埋深及桩长见表3.
（3）桩顶变位及桩身内力计算原理将支护桩视为桩顶自由的横向受力桩，用m
法计算支护桩的桩身内力和桩顶变位[4].
从而得知，除6号以外的各支护桩变更为1.25m×1.25m 的方桩，而6号采用
1.3m×1.3m的方桩[5].
（4）支护桩的配筋将基坑开挖时按滑坡稳定计算得到的剩余下滑力和按支护原理计算得到的土压力荷载产生的水平作用力进行比较，支挡作用的土压力作用效果要大于滑移体剩余滑动力，应该按比较大的土压力荷载产生的水平作用力进行桩身内计算与配筋[5].
配筋方案：纵向主筋采用Φ20，配筋数量为20根均匀布置、间距180mm，保护层50mm；箍筋采用双支箍筋Φ10，间距20cm.
（5）抗剪能力按滑坡理论计算出来的滑移体剩余下滑力产生的桩身内力小于按支护原理计算出来的主动土压力荷载产生的桩身内力，所以该桩采用上述支护桩的设计，其抗剪能力满足抗滑要求.
（6）支护同理可得，55号，56号桥墩基坑均采用直径1.25m、间距1.6m的钢筋混凝土桩进行支护，配筋方案均为纵向主筋采用20×Φ20，环向均匀布置、间距180mm；箍筋采用双支箍筋Φ10，间距20cm.
实践证明，支护方案实施效果显著，在2010年沙河特大桥连续梁段施工期间，有效地保护了铁路边坡和路基的安全，也保证了承台的顺利施工.在施工过程中，应注意以下几个问题[7，8]：
（1）对方形截面的支护桩施工要特别注意方桩的轴线方位：对于基坑边上的支护桩，其边的方向一定与桥台一侧的基坑边线平行或垂直；而基坑角上支护桩，其边的方向一定与基坑临近路基一侧的边线平行或垂直；
（2）在桩孔开挖过程中遇到砂质土层，应及时采取合理的措施进行护壁；（3）在基坑开挖施工过程中，对于靠近既有路基一侧的支护桩要严格控制桩顶变位，严密监控既有路基的沉降变形和支护桩的位移；
（4）一定用连续梁将支护桩的桩顶进行联结，以增强支护结构的整体刚度，用以
控制桩顶处的水平位移.
【相关文献】
[1]JGJ 120-99.建筑基坑支护技术规程[S].
[2]JTGD62-2004，公路钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范[S].
[3]JTJ 024-85，公路桥涵地基与基础设计规范[S].
[4]陈希哲.土力学地基基础[M].北京：清华大学出版社，1989.
[5]JGJ 94-94.建筑桩基技术规范[S].
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[7]TZ213-2005.客运专线铁路桥涵工程施工技术指南[S].
[8]赵进忠.GZ-2S型灌注桩数字钻孔测井系统应用分析[J].甘肃科学学报，2010，22（3）：153-156.。