铁路既有线旁深基坑施工防护桩设计

铁路既有线旁深基坑施工防护桩设计摘 要：文章结合唐山站铁路枢纽改造工程DK123+122.7 北新西道框构中桥施工实例，介绍了该桥的工程概况、加固方案，着重对既有线防护桩的设 计进行了阐述和计算分析。关键词：库仑土压力；基坑；防护桩；边坡加固中图分类号：U213.1 文献标识码：A 文章编号：10076921(2010)16006702 北新西道框构中桥：位于唐山车站北侧，东与站前路相接，横穿铁路，西与西环北路相接， 双向四车道，为唐山市西部进出城市的主干道，车流量特别大。京山线改线设计在既有框构 桥西侧新建一座四箱（8m+16m+16m+8m）框构桥跨北新西道。京山改线后，需对既有框构桥 进行拆除重建，改为津秦客专线一座四箱（8m+16m+16m+8m）框构桥跨北新西道。由于新建 框构中桥临近既有线，需要设置防护桩加固路基。该桥所处地层主要为第四系冲积层，以黏性土、粉土、细砂为主，地震动峰值加速度0.2g。 气候属暖温带亚湿润季风区，四季分明。年平均降水量在500mm800mm，70%主要集中在7月 8月。1 加固方案设计经过现场详细勘察和研究，采用钢筋混凝土防护桩对既有线侧基坑边坡加固。防护采用1.0m挖孔桩,桩长17.5m，上与地面齐平，下伸入桥底8m，桩中心间距2m，暴露的 桩间挂网喷锚。桩顺线路方向“L”型布置，防护桩中心距线路中心最近处9.21m，最远处13 .52m，桩距既有桥涵边缘4.7m，接既有桥翼墙。桥涵两侧各10根,防护范围21m。防护桩采用C30钢筋混凝土，钢筋笼主筋为2725沿周长均匀分布，箍筋为10150沿桩长 方向均匀分布。钢筋笼按整笼吊装。2 设计计算理论2.1 地面荷载设计防护桩的作用主要是加固基坑既有线侧边坡，保证边坡稳定安全，在计算土压力是应考 虑列车及轨道荷载，根据铁路支挡结构设计规范（TB10025-2006） 附录A：列车和轨道 荷载换算土柱高度及分布宽度，级铁路基床表层为级配碎石，取荷载强度为60.7kPa，换 算土柱宽度3.3m，高度3.2m。2.2 土压力自然状态下的土体内水平向有效应力，可认为与静止土压力相等。土体侧向变形会改变其水 平应力状态。最终的水平应力，随之变形的大小和方向呈现出两种极限状态，即主动极限平 衡状态和被动极限平衡状态，支护结构处于主动极限平衡状态时，受主动土压力作用，是侧 向土压力的最小值。库仑土压力理论和朗肯土压力理论是工程中常用的两种经典土压力理论，无论用库仑或朗肯 理论计算土压力，由于其理论的假设与实际工作情况有一定的出入，只能看作是近似的方法 ，与实测数据有一定差距。试验结果表明，库仑土压力理论在计算主动土压力时，与实际较 为接近。在计算被动土压力时，其计算结果与实际相比，往往偏大。本设计采用库仑土压力理论计算土压力，根据数解法按照无黏性土的库仑主动和被动土压力 公式进行计算，桩的埋深适宜时，其弯矩点在基坑底部以下，只有一个弯矩作用点，埋深过 大之后，将在桩底附近将出现反弯点，反弯点下的力系考虑反弯点下桩在土体中出现的反向 位移的情况。对于悬臂式支护桩，桩前桩后的土压力分布如图1所示。3 设计计算桥涵现场最外侧线路中心距桩最小距离9.21m，最大挖深8.0m，开挖后既有涵洞两侧的 桩体 暴露。由于缺少地层的土工试验数据，参考铁路支挡结构设计规范等相关规范，砂土容 重取=19.0kN/m3，内摩擦角=35，粘聚力c=0kpa，地面坡度i=0。3.1 土压力系数考虑到采用库伦土压力理论计算的被动土压力系数偏大，结合经验取值，被动土压力系数取 计算值3.4 桩结构设计桩截面的选择，拟采用圆孔桩，桩径1.2m，桩间距2.0m，钢筋按圆周均匀布置。根据铁路 路基支挡结构设计规范（TB100252006）取肋柱的荷载分项系数：C=1.35；重要性 系数：0=1.0。 设计弯矩故按2725配筋可以满足要求。箍筋按构造配置为10mm钢筋，间距为17cm。3.5 结论根据计算，开挖深度8m基坑，其防护措施采用人工挖孔桩，直径为100cm，桩中心距为 200cm，嵌固深度为9.190m，桩长17.19m。主筋采用2725mm沿桩周长均匀布置，间距 为110mm，保护层为5cm，箍筋为10mm钢筋，间距为17cm，桩内灌注C30砼。4 结束语笔者介绍了防护结构（防护桩）的一般设计计算理论及计算方法，通过工程实践，证明该计 算成果是安全的。在笔者的设计计算过程中查阅相关资料得知，目前土压力的计算理论还不 够成熟，许多理论在实际工程中的应用受到特定的条件限制，只能应用于特定地质条件及