浅谈桩板结构桩基计算

浅谈桩板结构桩基计算

作者：陈渝江

来源：《中国房地产业·上旬》2018年第03期

【摘要】桩板结构路基的桩基属于直径较大的挖孔灌注嵌岩桩，其荷载传递具有摩擦桩的特性；与土体相比，桩承担了绝大部分的动力荷载，且加载频率和激振位置对动应力有明显影响。正是由于桩基加深了这种影响，使得路基中土体的受力情况得到显著改善，从而使沉降量在工后可以满足铺设无碴轨道的要求。本文主要针对桩板结构中桩基的计算进行探讨。

【关键词】无砟轨道；桩板结构；桩基设计；负摩阻力；承载力检算；沉降计算

【Summary】The pile foundation of pile-plank embankment is a kind of bored piles with large diameter，and it’s loading transfer has a feature of friction piles. Comparing to soil，the pile has shared most of the dynamic loading. And the loading frequency and the position of tremor have effects on dynamic stress. Pile foundation expands of the dynamic impact range of the sub-base and improves the loading carrying status of the soil of the sub-base. The settlement meets the requirements of the settlement in terms of construction of ballasted track. This paper discusses the calculation of pile foundation in pile-plank embankment.

【Key words】ballastless track； pile-plank embankment； pile foundation； bearing capacity checking； negative friction Settlement calculation.

桩板结构路基（pile-plank embankment）作为近年来一种新兴的高速铁路无碴轨道的路基结构形式。它的上部结构主要是由钢筋混凝土承载板构成，下部结构则包括路基和钢筋混凝土桩基两部分；且板与轨道结构直接相连，由此，可将桩、板、土路基三者组成一个完整的承载结构体系。此体系充分结合了无碴轨道结构与桩基础两者各自的优点，使二者能共同作用，以满足无碴轨道所要求的强度与沉降变形。本文主要以郑西线临潼车站为例，考虑负摩阻力对桩的影响，对桩板结构桩基计算进行研究，以期达到能够初步确定负摩阻力深度、得到计算桩基负摩擦的方法和桩基承载力检算方法等目的。

1、结构形式

桩板结构（piled slab structure）是随着铁路的建设而出现的一种新型轨下基础结构形式，最显著的特征是该结构拥有与路基土体相互作用的钢筋混凝土板，并且该板受其下路基土体的支承作用，同时桩在全长范围内受路基土体的侧向约束作用[1]。如图1所示：其中，板是设计中最关键的构件。

根据目前国内外工程的实践应用情况，桩板结构主要有如下2种形式：（1）结构由桩、钢筋混凝土板、路基土体三部分组成，板位于路基表面，并与桩固结，轨道结构直接作用在板上，如图1所示；（2）结构由桩、托梁、钢筋混凝土板、路基土体四部分组成，具体为：先

通过托梁横向连接桩基，其上再与板相连，轨道结构直接作用在板上；在板中位置处，桩板为固结；在板端位置处，桩板为搭接；如图2所示[3]；

2、国内工程实例

我国第一次采用桩板结构是在遂渝线无砟轨道综合试验段上。遂渝线采用的桩板结构桩与板完全固结，板有单线跨度6×5m、5×5m、（5+10+5）m3种规格。其中，（5+10+ 5）m用在跨涵洞地段，其他两种用于一般地段。同时板厚分情况设计：一般地段为0.6m，跨涵地段为0.8m。由于遂渝线是我国首次在土质路基上铺设无砟轨道结构，为了施工的成功，还特意在板下浇筑了厚约0.1m的混凝土层。

对于新建的郑州至西安客运铁路段（350km/h），为典型的双线无碴轨道。由于其位于深度湿陷性黄土地段，深度超过20m，故普通复合地基的措施难以满足设计要求，所以最终采用了带托梁的桩板结构。其中托梁采用现浇混凝土梁；板采用厚为0.6～0.8m、宽为10.5m的钢筋混凝土板；桩采用钻孔灌注桩；需要注意的是：在板的中间位置，桩与板是固结的；而在板端位置，桩与板是搭接的。京津城际铁路是我国第一条时速300km以上的高速铁路，最高运营时速达到350km。

京津城际铁路有三段路段因路基工后沉降或地基强度不能满足铁路建设技术要求，而采用了桩板结构。其中DK81+906～DK84+000段的桩板结构，桩采用的是CFG桩，桩顶设0.15m 厚碎石垫层，碎石垫层上设0.5m厚的钢筋混凝土板；DK105+337.2～DK108+723.91段的桩板结构，桩采用了预制管桩及CFG桩，桩顶设0.15m或0.5m厚碎石垫层，碎石垫层上面设0.5m 厚的钢筋混凝土板；DK108+365～DK108 + 449段桩板结构，桩采用钻孔灌注桩，桩顶设0.5m 厚碎石垫层，碎石垫层上设0.5m厚的钢筋混凝土板。这三段桩板结构，均在板上又填筑了一定厚度的路基填料，然后在其上采用了CRTSⅡ型板式无砟轨道结构。

3、桩板结构桩基计算

本文主要以郑西线临潼车站为例，阐述以上述结构类型2为模型的桩基设计。就高压缩性土层而言，我们考虑负摩阻力对桩的影响，具体为阻力计算深度增大导致桩长度太大，从而使施工难度系数增加[3-4]。

下述内容将对钻孔灌注桩考虑负摩阻力情况下桩基的计算方式、承载力检算方式、沉降检算方式进行简单的阐述。

3.1负摩阻力深度确定

桩负摩阻力，即桩在穿越软弱土层的过程中，由于某种原因的发生，软土层可能出现地面沉降、或黄土因湿陷而下沉等现象。此时，桩周围的土体相对于桩身产生向下的位移，使桩身承受向下作用的摩擦力，这部分摩擦力即为负摩阻力[5]。