浅谈陇海线软土地基立交桥设计中的有关问题
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桥
梁
浅谈陇海线软土地基立交桥设计中的有关问题
赵书莲
( 中铁济 南勘察设计咨询院有限公司 , 济南 摘 要 : 介绍陇海线在铁 路提 速扩能 平改 立工程 中 , 在引 道和 250001)
砂黏土, 基本承载力较低, 一般为 90~ 120 kP a 。而且 , 陇海线最大特点是地下水位埋深较浅 , 且随季节的变 化而变化。因此, 鉴于陇海线的软弱地基情况, 除同其 他线一样进行常规设计外, 还需因地制宜, 针对不良地 质采取相应的措施。 2 设计中主要采取的措施
铁道标准设计 RA ILWAY STANDARD DES I GN 2006( 2)
73
桥
梁
赵书莲
浅 谈陇海线软土地基立交桥设计中的有关问题
对于地基土为淤泥土、 素填土或砂黏土 , 基本承载 力不能满足设计要求 , 遇有下卧软弱层或软弱层较深 时 , 主体可采用边顶进边压混凝土桩的方法进行处理 ; 对于引道或工作坑 , 采用粉喷桩进行加固地基。 3 引道排水 平交道口改为立交框架桥 , 其引道排水是关系到 立交桥使用功能的重要问题。下穿立交桥排水方式一 般分为自然排水和机械排水两种。自然排水受地形地 貌限制, 一般在较高路基的情况下才能实现 ; 而陇海线 沿线地势平坦 , 大部分桥址周围没有地势较低的河流 及洼地, 并且勘探表明地下水埋深较浅 , 只能采用机械 排水。 对于陇海线的特殊地质情况 , 引道形式不能采用 护坡或挡土墙 , 因为常年抽排地下水会造成基底下地 基土流失 而产生空洞。为避免抽排 地下水造成的 病 害 , 引道采用钢筋混凝土 U 形框架结构, 以封闭 地下 水 , 引道内地面水、 雨水设泵站抽排, 保证桥下畅通。 4 工程实例 连云港出口加工区以陇海铁路和连徐高速公路为 界 , 改建工程分为一、 二两期。连接加工区一、 二期的 振兴路与陇海铁路相交, 铁路路基高约 1 m。为 满足 道路畅通、 快捷、 安全的要求, 在公路与铁路相交处修 建 1 15m 下穿框架立交桥。中间机动车道为 8 m, 桥 下通行净高不小于 5 2m, 两侧为宽 3 5m 的非机动车 道 , 桥下通行净高不小于 3 5 m。 立交桥基底置于淤泥层上, 地基土流塑 , 基本承载 力为 45 kPa, 基底下该层淤泥厚约 9 0 m, 其下为厚 4 ~ 5m 的粉土夹砂, 基本承载力为 200 kPa , 地下 水埋 深 0 25~ 1 85 m。因此, 立交桥主体、 引道及工 作坑 均需进行地基加固处理 , 以提高地基承载力。 该立交桥桥高 8 15 m, 桥长 17 0 m, 陇海线上下 行线间距为 24 93m。为节省投资, 上下行桥分开 , 中 间连接 U 形框架 , 同时 , 两侧引道设计为钢筋混凝土 U 形框架, 框架结构间沉降缝设置止水带 , 以防地下水进 入引道, 设置泵站仅抽排引道内地表水。 在设计中 , 地基处理是关键问题。框架基底设计 应力为 140 kP a , 地基土基本承载力为 45 kP a , 远不能 满足设计需要。工作坑及引道不受铁路限制, 粉喷桩 加固地基较经济, 因此利用《 建筑地基处理技术规范》 ( JG J79 2002 J220 2002) 中有关的公式进行计算 , 采用 D = 50 cm 的粉喷桩 , 纵横向间距均为 100 c m, 桩 尖穿透淤泥层。立交桥主体受铁路及粉喷桩的钻杆长
收稿日期 : 2005 06 20 作者简介 : 赵书莲 ( 1971 ) , 女 , 工程 师 , 1994 年 毕业于 石家 庄铁 道学 院交通土建工程专业。
陇海线地下水位高 , 地基承载力差 , 地下水是顶进 施工中的主要问题之一 , 若处理不当, 带水顶进极易造 成扎头现象。为此 , 在设计中考虑采用 500 mm 大口 井降水措施, 强调在顶进施工前, 首先将地下水位降至 底板以下 1 0m 后, 方可进行顶进作业, 并避免在雨季 施工。若无法避免在雨季施工时 , 需有充分的防洪及 排水等安全措施。其次 , 解决地基土承载力低的问题。 一般而言 , 框架结构对基底承载力要求相对较低 , 有的 框架桥虽 然自重 很大, 但基底单 位面积上 的压力 并 不大。 对地基承载力为 110~ 120 kPa 的砂黏土 , 虽能满 足框架桥基底应力要求 , 但由于地基土的软塑性 , 顶进 框架结构容易造成 扎头 现象。因此, 在设计中考虑 采用边顶进边在箱体下铺设快硬混凝土的方法 , 使箱 体顶进过 程中的 摩阻力减 少, 防 止顶进施 工中发 生 扎头 现象。 工尽量消除温度变化的影响 , 在施工中值得注意。 ( 4) 矮塔部分斜拉桥塔高较矮, 塔身结构简单 , 施 工方便; 斜拉索应力变化幅度小 , 可采用较高的应力 ; 主梁抗弯刚度大, 可采用梁式桥施工方法, 而无需像斜 拉桥那样采用大型牵索挂篮 , 极大地方便了施工。 参考文献 :
[1 ] [2 ] [3 ] 铁道部大桥工程局桥梁科 学研究所编 . 斜拉桥 [ M ]. 北京 : 科学技 术文献出版社 , 1992 . 林元培编著 . 斜拉桥 [ M ]. 北京 : 人民交通出版社 , 1994. 杨文渊 , 徐犇主编 . 桥梁施工工程师手册 (第二版 ) [ K ]. 北京 : 人民 交通出版社 , 2003 . [4 ] [5 ] [6 ] 邹应中译 . 斜拉桥的经济设计 [ J]. 国外桥梁 , 1983 ( 1). 中铁大桥局桥梁科学研究院 . 大跨度桥梁设计与施工技术 [M ]. 北 京 : 人民交通出版社 , 2003 . 周念先 . 我国 公路 铁路斜 张桥 能否 超千 米大跨 [ J ]. 铁 道标 准设 计 , 1992( 6). [7 ] 周念先 , 肖汝诚 , 林志兴 . 走向 21 世纪的斜张桥 (一 , 二 , 三 ) [ J]. 铁 道标准设计 , 1998( 1).
桥体下利用桩基和大口 井降 水等措 施改 良和 提高地 基承 载力 的方法 , 以满足设计质量要求 。 关键词 : 框架桥 ; 软土地基 ; 设计 中图分类号 : U 448 12 文章编号 : 1004 文献标识码 : B 2954 ( 2006) 02 0073 02
在大量的平改立设计中, 顶进框架桥是公路穿越 铁路的主要桥式之一。由于框架结构自重轻, 整体性 好 , 在地基软弱地区, 高烈度地区也能广泛适用 ; 并且 , 既有线下框架结构采用顶进法施工 , 能较好地保证行 车安全, 减少对运输的干扰 , 施工进度快, 质量也易于 保证。 目前 , 济局管内的京沪线、 胶济线、 陇海线等几大 干线的平改立设计工作已接近尾声。本文就陇海线平 改立工作 , 谈几点设计体会。 1 陇海线地质概况 陇海线地处黄河冲积平原 , 铁路沿线地形平坦开 阔 , 路基较矮。桥址处地基土多为人工填土和淤泥质
源自文库74
铁道标准设计
RA IL W AY
STANDARD
DESIGN
2006( 2)
对合龙段进行锁定。合龙段混凝土强度达到设计要求 后 , 及时张拉合龙段预应力束、 压浆、 封锚。拆除挂篮 , 架设、 张拉最后一组斜拉索 , 合龙段施工完毕。 5 结语 ( 1)矮塔部分斜拉桥的设计和施工技术在日本等 多桥国家已比较成熟, 因其自身的优势和经济价值, 被 越来越多的国家认可。我国自漳州战备桥以后, 也陆 续修建了几座此类桥梁 , 积累了一些经验。在本桥施 工中为了减轻施工设备的自重 , 设计使用了三角轻型 挂篮, 实践表明: 该挂篮结构合理、 经济实用。 ( 2) 施工中斜拉索索力的形成采用分次到位法 , 可使结构在施工各阶段的内力合理 , 避免结构在施工 中的破坏。同时, 分次到位法又可作为施工控制的具 体手段, 用于对施工误差的调整, 实施效果良好。 ( 3) 施工期间温度变化复杂, 斜拉索和合龙 段施
[1 ] [2 ] [3 ] [4 ] [5 ] TB10002 1 TB10002 5 JG J79 2002 99, 铁路桥涵设计基本规范 [ S]. 99, 铁路桥涵地基和基础设计规范 [ S]. J220 2002 , 建筑地基处理技术规范 [ S ].
杨慧林 . 地道桥方案设计中应 着重考虑的若干 问题 [ J]. 铁 道标准 设计 , 2004( 10). 鲍一凡 . 提高顶进立交桥软土 地基承载力的一 种方法 [ J]. 铁道标 准设计 , 2004( 5).
图 1 钢筋混凝土 桩加固软基示意 (单位 : cm )
图 2 粉喷桩加固引道基础示意 ( 单位 : m )
5 结语 陇海线大量的平改立工作实践表明, 解决好地下 水问题是顶进桥设计施工成败的关键 , 设计中应充分 重视 ; 同时, 软土地基上的顶进桥涵 , 采用换填快硬混 凝土或压混凝土桩的方法进行地基加固处理, 均收到 了良好的效果 , 是一种行之有效的方法。 参考文献 :
度限制, 采用 25 cm 25 c m 钢筋混凝土桩 , 桩长 12m, 桩间距为 100 cm 100 c m, 详见图 1 及图 2 。采用边顶 进边压桩的方法加固地基。钢筋混凝土柱利用《 铁路 桥涵地基和基础设计规范》( TB10002 5 99) 中的公 式进行计算。 对桥址处丰富的地下水 ( 距框架底板上平均 6 0 m ) , 采用 18 座 500 mm 大口井降水, 每座井深 12 m, 使地下水位降至底板以下 1 0 m。以上措施有效地解 决了地基承载力低和地下水位高的问题。
梁
浅谈陇海线软土地基立交桥设计中的有关问题
赵书莲
( 中铁济 南勘察设计咨询院有限公司 , 济南 摘 要 : 介绍陇海线在铁 路提 速扩能 平改 立工程 中 , 在引 道和 250001)
砂黏土, 基本承载力较低, 一般为 90~ 120 kP a 。而且 , 陇海线最大特点是地下水位埋深较浅 , 且随季节的变 化而变化。因此, 鉴于陇海线的软弱地基情况, 除同其 他线一样进行常规设计外, 还需因地制宜, 针对不良地 质采取相应的措施。 2 设计中主要采取的措施
铁道标准设计 RA ILWAY STANDARD DES I GN 2006( 2)
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桥
梁
赵书莲
浅 谈陇海线软土地基立交桥设计中的有关问题
对于地基土为淤泥土、 素填土或砂黏土 , 基本承载 力不能满足设计要求 , 遇有下卧软弱层或软弱层较深 时 , 主体可采用边顶进边压混凝土桩的方法进行处理 ; 对于引道或工作坑 , 采用粉喷桩进行加固地基。 3 引道排水 平交道口改为立交框架桥 , 其引道排水是关系到 立交桥使用功能的重要问题。下穿立交桥排水方式一 般分为自然排水和机械排水两种。自然排水受地形地 貌限制, 一般在较高路基的情况下才能实现 ; 而陇海线 沿线地势平坦 , 大部分桥址周围没有地势较低的河流 及洼地, 并且勘探表明地下水埋深较浅 , 只能采用机械 排水。 对于陇海线的特殊地质情况 , 引道形式不能采用 护坡或挡土墙 , 因为常年抽排地下水会造成基底下地 基土流失 而产生空洞。为避免抽排 地下水造成的 病 害 , 引道采用钢筋混凝土 U 形框架结构, 以封闭 地下 水 , 引道内地面水、 雨水设泵站抽排, 保证桥下畅通。 4 工程实例 连云港出口加工区以陇海铁路和连徐高速公路为 界 , 改建工程分为一、 二两期。连接加工区一、 二期的 振兴路与陇海铁路相交, 铁路路基高约 1 m。为 满足 道路畅通、 快捷、 安全的要求, 在公路与铁路相交处修 建 1 15m 下穿框架立交桥。中间机动车道为 8 m, 桥 下通行净高不小于 5 2m, 两侧为宽 3 5m 的非机动车 道 , 桥下通行净高不小于 3 5 m。 立交桥基底置于淤泥层上, 地基土流塑 , 基本承载 力为 45 kPa, 基底下该层淤泥厚约 9 0 m, 其下为厚 4 ~ 5m 的粉土夹砂, 基本承载力为 200 kPa , 地下 水埋 深 0 25~ 1 85 m。因此, 立交桥主体、 引道及工 作坑 均需进行地基加固处理 , 以提高地基承载力。 该立交桥桥高 8 15 m, 桥长 17 0 m, 陇海线上下 行线间距为 24 93m。为节省投资, 上下行桥分开 , 中 间连接 U 形框架 , 同时 , 两侧引道设计为钢筋混凝土 U 形框架, 框架结构间沉降缝设置止水带 , 以防地下水进 入引道, 设置泵站仅抽排引道内地表水。 在设计中 , 地基处理是关键问题。框架基底设计 应力为 140 kP a , 地基土基本承载力为 45 kP a , 远不能 满足设计需要。工作坑及引道不受铁路限制, 粉喷桩 加固地基较经济, 因此利用《 建筑地基处理技术规范》 ( JG J79 2002 J220 2002) 中有关的公式进行计算 , 采用 D = 50 cm 的粉喷桩 , 纵横向间距均为 100 c m, 桩 尖穿透淤泥层。立交桥主体受铁路及粉喷桩的钻杆长
收稿日期 : 2005 06 20 作者简介 : 赵书莲 ( 1971 ) , 女 , 工程 师 , 1994 年 毕业于 石家 庄铁 道学 院交通土建工程专业。
陇海线地下水位高 , 地基承载力差 , 地下水是顶进 施工中的主要问题之一 , 若处理不当, 带水顶进极易造 成扎头现象。为此 , 在设计中考虑采用 500 mm 大口 井降水措施, 强调在顶进施工前, 首先将地下水位降至 底板以下 1 0m 后, 方可进行顶进作业, 并避免在雨季 施工。若无法避免在雨季施工时 , 需有充分的防洪及 排水等安全措施。其次 , 解决地基土承载力低的问题。 一般而言 , 框架结构对基底承载力要求相对较低 , 有的 框架桥虽 然自重 很大, 但基底单 位面积上 的压力 并 不大。 对地基承载力为 110~ 120 kPa 的砂黏土 , 虽能满 足框架桥基底应力要求 , 但由于地基土的软塑性 , 顶进 框架结构容易造成 扎头 现象。因此, 在设计中考虑 采用边顶进边在箱体下铺设快硬混凝土的方法 , 使箱 体顶进过 程中的 摩阻力减 少, 防 止顶进施 工中发 生 扎头 现象。 工尽量消除温度变化的影响 , 在施工中值得注意。 ( 4) 矮塔部分斜拉桥塔高较矮, 塔身结构简单 , 施 工方便; 斜拉索应力变化幅度小 , 可采用较高的应力 ; 主梁抗弯刚度大, 可采用梁式桥施工方法, 而无需像斜 拉桥那样采用大型牵索挂篮 , 极大地方便了施工。 参考文献 :
[1 ] [2 ] [3 ] 铁道部大桥工程局桥梁科 学研究所编 . 斜拉桥 [ M ]. 北京 : 科学技 术文献出版社 , 1992 . 林元培编著 . 斜拉桥 [ M ]. 北京 : 人民交通出版社 , 1994. 杨文渊 , 徐犇主编 . 桥梁施工工程师手册 (第二版 ) [ K ]. 北京 : 人民 交通出版社 , 2003 . [4 ] [5 ] [6 ] 邹应中译 . 斜拉桥的经济设计 [ J]. 国外桥梁 , 1983 ( 1). 中铁大桥局桥梁科学研究院 . 大跨度桥梁设计与施工技术 [M ]. 北 京 : 人民交通出版社 , 2003 . 周念先 . 我国 公路 铁路斜 张桥 能否 超千 米大跨 [ J ]. 铁 道标 准设 计 , 1992( 6). [7 ] 周念先 , 肖汝诚 , 林志兴 . 走向 21 世纪的斜张桥 (一 , 二 , 三 ) [ J]. 铁 道标准设计 , 1998( 1).
桥体下利用桩基和大口 井降 水等措 施改 良和 提高地 基承 载力 的方法 , 以满足设计质量要求 。 关键词 : 框架桥 ; 软土地基 ; 设计 中图分类号 : U 448 12 文章编号 : 1004 文献标识码 : B 2954 ( 2006) 02 0073 02
在大量的平改立设计中, 顶进框架桥是公路穿越 铁路的主要桥式之一。由于框架结构自重轻, 整体性 好 , 在地基软弱地区, 高烈度地区也能广泛适用 ; 并且 , 既有线下框架结构采用顶进法施工 , 能较好地保证行 车安全, 减少对运输的干扰 , 施工进度快, 质量也易于 保证。 目前 , 济局管内的京沪线、 胶济线、 陇海线等几大 干线的平改立设计工作已接近尾声。本文就陇海线平 改立工作 , 谈几点设计体会。 1 陇海线地质概况 陇海线地处黄河冲积平原 , 铁路沿线地形平坦开 阔 , 路基较矮。桥址处地基土多为人工填土和淤泥质
源自文库74
铁道标准设计
RA IL W AY
STANDARD
DESIGN
2006( 2)
对合龙段进行锁定。合龙段混凝土强度达到设计要求 后 , 及时张拉合龙段预应力束、 压浆、 封锚。拆除挂篮 , 架设、 张拉最后一组斜拉索 , 合龙段施工完毕。 5 结语 ( 1)矮塔部分斜拉桥的设计和施工技术在日本等 多桥国家已比较成熟, 因其自身的优势和经济价值, 被 越来越多的国家认可。我国自漳州战备桥以后, 也陆 续修建了几座此类桥梁 , 积累了一些经验。在本桥施 工中为了减轻施工设备的自重 , 设计使用了三角轻型 挂篮, 实践表明: 该挂篮结构合理、 经济实用。 ( 2) 施工中斜拉索索力的形成采用分次到位法 , 可使结构在施工各阶段的内力合理 , 避免结构在施工 中的破坏。同时, 分次到位法又可作为施工控制的具 体手段, 用于对施工误差的调整, 实施效果良好。 ( 3) 施工期间温度变化复杂, 斜拉索和合龙 段施
[1 ] [2 ] [3 ] [4 ] [5 ] TB10002 1 TB10002 5 JG J79 2002 99, 铁路桥涵设计基本规范 [ S]. 99, 铁路桥涵地基和基础设计规范 [ S]. J220 2002 , 建筑地基处理技术规范 [ S ].
杨慧林 . 地道桥方案设计中应 着重考虑的若干 问题 [ J]. 铁 道标准 设计 , 2004( 10). 鲍一凡 . 提高顶进立交桥软土 地基承载力的一 种方法 [ J]. 铁道标 准设计 , 2004( 5).
图 1 钢筋混凝土 桩加固软基示意 (单位 : cm )
图 2 粉喷桩加固引道基础示意 ( 单位 : m )
5 结语 陇海线大量的平改立工作实践表明, 解决好地下 水问题是顶进桥设计施工成败的关键 , 设计中应充分 重视 ; 同时, 软土地基上的顶进桥涵 , 采用换填快硬混 凝土或压混凝土桩的方法进行地基加固处理, 均收到 了良好的效果 , 是一种行之有效的方法。 参考文献 :
度限制, 采用 25 cm 25 c m 钢筋混凝土桩 , 桩长 12m, 桩间距为 100 cm 100 c m, 详见图 1 及图 2 。采用边顶 进边压桩的方法加固地基。钢筋混凝土柱利用《 铁路 桥涵地基和基础设计规范》( TB10002 5 99) 中的公 式进行计算。 对桥址处丰富的地下水 ( 距框架底板上平均 6 0 m ) , 采用 18 座 500 mm 大口井降水, 每座井深 12 m, 使地下水位降至底板以下 1 0 m。以上措施有效地解 决了地基承载力低和地下水位高的问题。