铁路既有线旁深基坑施工防护桩设计

1、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十道，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

2、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500mm 800mm，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

3、 .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270 25沿周长均匀分布，箍筋为 q 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，1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

4、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

5、 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Y=19.0 kN/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

6、压力系数取计算值=L 8451著号,本次设计计算取计算值的一半，即:=L 84513. 2 桩的表固深度计算射力冬点深度D19 X 8 X 0. 27099n _ K 一 2r /KP 19 X 8 X 0. 27099=19 X (L 8451 0. 27099= X* 377m 嵌固深度试算7Kh + O3 一 7Kfit3| V XK, + KCh + 2z)7KAh + z)2 一 YK,t2 + 左2K, 一 KQ(A + 20 =0通过试算得:z21. 448m,t =8. 354m取桩的嵌固深度的安全系数为1. 1设计嵌固深度为354=9. 1903- 3 土压力强度久=VhKa

7、 = 19 X 8 X 0. 27099=41. 90kNJ*地面荷载引起的附加应力：=q 60 4- Zk = 6 X 3. 3 + 2 X 7. 56=10. 875及TDK, 19 X 1. 377 X 1. 8451=48. 282kN/m2% = y。一 D)K,=19 X (9. 190 一 1. 377) X 1. 845 =322. 153 龙 N/土压力；= y X 8 X 41. 190 + 10. 875 X 3. 3 + 奇 X1. 377 X 48. 282 = 233. 896ANtE,=亲 X (9.190 1. 377) X 322. 153=1258. 373

8、kN/m作用点位置，164敬X g +菟皤X业旦业二=女也 133.247X1377x4- a = :La233.896-1939*y X (9. 190 1. 377) 5. 208m抗便覆稳定性检算,取安全系数为1. 33.4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(TB10025-2006)取肋柱的荷载分项系数：yc=1.35；重要性 系 数：y0=1.0。口设计弯矩5 50mm9筋配置为2, 939 E 1856. 桩采用设计弯矩5 50mm9筋配置为2, 939 E 1856. 桩采用C30 OMp保护房故按270 25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V8m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 270 25mm 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