1、合福高速鐵路涇縣及旌德制梁場地基處理設(shè)計方案山東志合建筑設(shè)計院有限公司二零一零年十月十六日一、 工程概況新建工程中鐵六局合福高速鐵路涇縣及旌德制梁場，位于安徽省涇縣及縣旌德境內(nèi)，毗鄰合福高速鐵路，場地狹窄，場地為山區(qū)填土地基；主要建(構(gòu))筑物有制梁臺座、存梁臺座等，山區(qū)填土地基承載力偏低，沉降量較大，因此采用換填法與振沖法、強夯法、深層攪拌法地基處理方式，來提高地基的承載力，處理面積約為5000m2，。以減小臺座擴大基礎(chǔ)的面積，從而減少混凝土的數(shù)量。二、 設(shè)計依據(jù)采用規(guī)范與檢算依據(jù)(1)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50010-2002）(2)建筑地基和基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB50007-2002）(3)

2、建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范（GB50009-2001）(4)建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JDJ79-2002）(5)通橋（2005）2322-II；跨度31.5m；(6)鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（TB10002.3-2005）三、 存梁臺座基礎(chǔ)1地基承載力的計算荷載：每側(cè)基礎(chǔ)承重Gl=824.8/2=412.4t，基礎(chǔ)自重V=40.3m3, Gj=40.3×2.4=96.72t?；A(chǔ)底壓應(yīng)力PK9.8×（GLGj）/S9.8×（412.4+96.72）/(3.8×8.7)=151.0kPa基礎(chǔ)埋深d=0.8m，基礎(chǔ)底持力層fak120kPa，重力

3、密度17kN/m3，修正后地基承載力fafakd×m×(d-0.5)=120+1×17×(0.8-0.5)=125.1 kPa基礎(chǔ)底壓應(yīng)力PK=151.0kPa新填土地基容許承載力考慮未固結(jié)、施工中受到推土機的碾壓等因素取fak70kPa，地基承載力不滿足要求，應(yīng)對地基進行換填處理，基底采用換填Z=0.8m厚3：7灰土墊層，壓實系數(shù)c應(yīng)不小于0.95，承載力特征值取用fak200kPa，壓力擴散角為28度?；彝翂|層修正后地基承載力fa=fakd×m×(d-0.5)=200+1×17×(0.8-0.5)=205.1k

4、Pa基礎(chǔ)底壓應(yīng)力PK=151.0kPa灰土墊層承載力滿足要求。壓力擴散角=280墊層底面處附加壓力值PZ=b×L×( PK PC )/(b+2×Z×tg)/(L+2×Z×tg)=3.8×8.7(151.0-17×0.8)/(3.8+2×0.8×tg28)/(8.72×0.8×tg28)=102.3 kPa。墊層底面處的自重壓力值Pcz=16×0.8+18.2×0.8=27.4 kPa墊層底面處的總壓力為PZ+ Pcz=102.3+27.4=129.7 kP

5、a灰土濕密度=18.2Kn/m3。在d1.6m以上土的平均重力密度：（1.6×0.818.2×0.6）/1.617.1KN/故經(jīng)深度修正后墊層地基承載力的特征值：fa= fakd×m×(d-0.5) =80+1×17.1×(1.6-0.5) =98.8 kPa<墊層底面處的總壓力為PZ+ Pcz=129.7 kPa墊層底面地基承載力不滿足要求，應(yīng)對墊層底新填土地基處理。2沉降計算 梁端雙支點位于同一整體基礎(chǔ)上，地基經(jīng)過換填處理后均勻受力，不存在不均勻沉降的問題。梁體四支點支撐實為梁兩端雙支撐，為簡支結(jié)構(gòu)，能夠滿足存梁使用要求。四

6、、 制梁臺座基礎(chǔ)1、受力荷載計算：荷載a：梁體砼V=317.22m3，濕重Gl=317.22×2.6=824.8t。荷載b：模型自重212.2t，（外模137.8t，內(nèi)模38.3t，端模6.04t，底模30t）。荷載c：設(shè)備及人員等輔助力取13t合計： 824.8+212.2+13=1050t。臺座基礎(chǔ)頂面荷載P=(a+b+c)×9.8=10290KN。2、制梁臺座基礎(chǔ)工況1：澆注階段設(shè)計跨中部分：擬采用三條條型基礎(chǔ)?；A(chǔ)圖見附圖?；A(chǔ)每延米：Gj=4.38t，GM每延米>fak =80地基承載力不滿足要求，進行換填處理。工況2：初張拉階段 基礎(chǔ)圖見附圖，基礎(chǔ)埋深大于

7、0.8m，基礎(chǔ)埋深取用d=0.8m，基礎(chǔ)底持力層fak80kPa，重力密度17kN/m3，修正后地基承載力fafakd×m×(d-0.5)=80+1×17×(0.8-0.5)=85.1 kPa在張拉后，端部受載為最不利的情況，此時模型已拆除，每側(cè)梁重為412.4t?；A(chǔ)圖見附圖：可知，端部基礎(chǔ)自重Gj=103.6t。底模估值按均重偏大原則取3t，則>fa =85.1 kPa地基不滿足承載力要求。進行地基處理。五、 地基處理方案：1. 振沖法方案主要目的是提高地基土的強度和降低壓縮性，使地基承載力趨于均勻，減少地基的沉降。根據(jù)建筑地基處理技術(shù)規(guī)范采用

8、55kW振沖器，等邊三角形布樁，間距采用S=1.4m，樁徑d=0.8m，de=1.05S=1.05×1.4=1.47m。初步設(shè)計時復(fù)合地基的承載力特征值按下式估算Fspk=1+m(n-1)fsk=1+0.296×(4-1) ×70=132.2 kPa>存梁臺座基礎(chǔ)墊層底面處的總壓力為PZ+ Pcz=129.7 kPa>初張拉階段制梁臺座基礎(chǔ)底壓力振沖樁支撐相對硬層上。根據(jù)以上計算資料，在正式施工前通過現(xiàn)場試驗確定其復(fù)合地基承載力特征值和沉降量后，對振沖法分案進行調(diào)整。2. 強夯法方案2.1 地基承載力不滿足要求，應(yīng)對地基進行處理；擬采用強夯地基處理方式

9、，主要目的是提高地基土的強度和降低壓縮性，使地基承載力趨于均勻。 （1）根據(jù)基礎(chǔ)中點的地基變形計算深度的簡化公式：Zn=B×(2.5-0.4lnB)（B是擬采用的基礎(chǔ)寬度）=3.8×(2.5-0.4ln3.8)7.5m.（2）根據(jù)強夯地基處理的經(jīng)驗公式，加固影響深度為 式中H加固影響深度（m）W錘重（kN） h落距（m）系數(shù)，其值為0.51.0；國內(nèi)學(xué)者認(rèn)為一般粘性土取用0.5。由地基變形計算深度Zn7.5m，取用地基處理加固影響深度H=7.5m，根據(jù)強夯地基處理的經(jīng)驗公式初步計算單擊夯擊能WH（3）確定地基加固的深度和單擊夯擊能建筑地基處理技術(shù)規(guī)范第6.2.1 “強夯法的

10、有效加固深度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試夯或當(dāng)?shù)亟?jīng)驗確定”。由表6.2.1查得，對于粘性土，有效加固深度6.07.0m的單擊夯擊能為3000KNM。因此采用單擊夯擊能為3000KNM作為試夯區(qū)的夯擊能。試夯區(qū)夯擊后經(jīng)對試夯區(qū)的測試，第十擊和第九擊之間的沉降差在2cm左右，小于建筑地基處理技術(shù)規(guī)范第6.2.2 “最后兩擊的平均夯沉量的數(shù)量不宜大于：當(dāng)單擊夯擊能小于4000KNM時，平均夯沉量為4cm”的要求。根據(jù)對試夯區(qū)的地基測試，此時地基承載力達到250 Kpa以上，故確定夯擊次數(shù)為10次，強夯單擊夯擊能為3000KN.m，地基強夯后承載力特征值fak250Kpa。地基強夯后承載力見地基測試報告。強夯地基處理后，修正地基承載力fa=fakd×m×(d-0.5)=250+1×17×(0.8-0.5)=255.1kPa基礎(chǔ)底壓應(yīng)力PK=151.0kPa強夯地基處理后，地基承載力滿足要求22夯點間距設(shè)計要求標(biāo)準(zhǔn)按照錘底直徑2.5m設(shè)計。23根據(jù)現(xiàn)場情況，制梁臺座采用等腰三角形布點，采用隔夯法，第一遍先夯兩個邊排夯點，第二遍夯中排夯點，為了提高地基的擠密效果，能級為3000KN·M，錘擊擊數(shù)第一遍10擊，第二遍10擊，停夯要求為最后兩擊平均沉降量不大