陡坡路基处理方案设计

陡坡路基处理方案设计

郭文琴

身份证号：42900419910217XXXX

摘要：陡坡路基基底下软弱层滑动的稳定性及沉降控制

关键词：陡坡路基；钻孔灌注桩+板梁结构加固

一、工程概况

新建赣深铁路DK212+295～+325段陡坡路基，由于路堤填土高，地面横坡陡于1：2.5，基底为一般土质地基。针对陡坡路基可能出现的工后沉降不满足要求、路基稳定性不足、横向沉降不均匀的难题，采用钻孔灌注桩+板梁结构加固，不仅能够满足路基对变形的要求,还能充分发挥其承载能力高、适应能力好和横向抗变形能力强的特点。

二、工程地质条件

丘坡表层为粉质黏土，褐黄色，可塑；下伏基岩为第三系Edn含砾砂岩，强风化，褐红色，层约2～12.8m；其下为弱风化含砾砂岩，弱风化，褐红色。

三、断面设计

选取最不利断面进行设计，如图所示，基底采用钻孔灌注桩+板梁结构加固，以满足基底的稳定性及工后沉降控制要求。

四、桩板结构计算

4.1计算荷载确定

按照《铁路工程结构可靠性设计统一标准》，恒载分项系数为1.2，列车活载的分项系数1.4（结合高铁设计规范确定）。

4.4.1计算

（1）承载板

宽度20m，长度15m，厚度1m。C35钢筋混凝土，重度取25kN/m3。横向跨度1.0+5+5+5+1.0m=17m，纵向跨度2.5+5+5+2.5m=15m，板顶上部基床表层填筑级配碎石，基床底层填筑A、B组填料。

（2）钻孔灌注桩

桩径0.8m，横向桩间距5.0m，纵向桩间距5.0m，正方形布置，横向4根，纵向3根，重度取25kN/m3。

（3）承载板上的填料

采用级配碎石及AB组填料，重度取21kN/m3。计算中不考虑填土及挖除换填部分对桩基的竖向支撑作用。

4.4.2承载板横向荷载

1、取横向5.0m板带宽度进行计算。

（1）恒载

a）承载板自重：25*1.0*5.0=125(kN/m)

b）轨道和线间荷载自重：

分布宽度b=3.1m，轨道自重13.7kN/m2，线间荷载：2.3kN/m2。列车荷载：40.4kN/m2，总荷载54.1kN/m2；轨道及线间荷载自重：等效成8.1m宽，高11.03kN/m2，按照45度扩散至基床地层，然后等效至承载板表面，等效面荷载为（11.03*8.1）/（2.7*2+8.1）=6.62N/m2，等效成5m板带宽，17m长为：6.62*5=33.10（kN/m）。

c）承载板以上填料自重：表层级配碎石厚0.4m，重度取21KN/m，底层AB组填料厚2.3m，重度取20KN/m，（21*0.4+20*2.3）*5=272kN/m；

（2）活载

高速铁路列车设计活载采用ZK标准活载，列车荷载40.4kN/m2，双线双荷载，等效为8.1m宽，高29.82kN/m2，按45度扩散，等效荷载为29.82*8.1/(8.1+2*2.7)=17.89kN/m2，等效成5m板带宽，17m长为：17.89*5=89.45kN/m

考虑荷载分项系数恒载1.2，列车荷载1.4

故横向恒载：1.2*125+272*1.2+1.2*33.1=516.12kN/m；横向活载：89.45*1.4=125.23kN/m

2、取纵向5m板带进行计算，板厚1m；

（1）恒载

a）承载板自重：25*5*1=125kN/m

填料自重：表层级配碎石厚0.4m，重度取21KN/m，底层AB组填料厚2.3m，重度取20KN/m，（21*0.4+20*2.3）*5=272kN/m；

b）轨道和线间荷载自重：

分布宽度b=3.1m，轨道自重13.7kN/m2，线间荷载：2.3kN/m2。轨道及线间荷载自重：等效成8.1m宽，高11.03kN/m2，等效成5m板带宽为：11.03*5=55.15（kN/m）。

纵向恒载：1.2*125+272*1.2+55.15*1.2=542.58kN/m

活载：列车荷载：40.4kN/m2，总荷载54.1kN/m2，等效成8.1m宽，高29.82kN/m2，5m板带宽：149.1kN/m

桩板结构按照多支撑连续板梁计算，需要考虑列车竖向活载动力作用。

动力放大系数为跨数为2跨，跨度调整系数为1.2，加载长度Lφ=5*1.2=6(m)，代入上式，可得动力方法系数为1.46。综合考虑取动力系数1.46

等效线荷载为149.1*1.46=217.69(kN/m)。纵向向活载为217.69(kN/m)。

4.4.3配筋计算

板配筋表

底板上下侧需要按照受力配筋（As=2000mm2）即可满足要求，实际每延米配筋8根φ22@200mm，As=3039.52mm2，满足要求。实际配筋率=0.30%>0.2%，满足要求。

(1)桩配筋

考虑到桩主要为纵向受压构件，已知最不利工况下，纵向桩顶最大竖向力为4311.8KN，桩顶最大弯矩为160.46KNm，配置构造钢筋即可满足要求，建议配16根φ20钢筋。

(2)单桩承载力验算

根据《铁路桥涵地基和基础设计规范》，钻孔灌注桩容许承载力为：

式中[P]—桩的容许承载力（KN）

R—岩石单轴抗压强度、C1、C2—系数、A—桩底面积、U—桩身界面周长（m）、h—岩石面嵌入深度

Rc取10MPa，经计算，桩端最少需进入弱风化粉砂质泥岩3.5m满足要求。

五、结论

桩板结构作为高速铁路软土路基处理的一种新型结构形式，通过计算,承载板挠度、桩基础承载力及其变形均满足了无砟轨道的控制指标要求,为以后的工程设计具有参考意义。

参考文献

[1]《高速铁路设计规范》（TB10621-2014）.

[2]《铁路路基设计规范》（TB10001-2005）.

[3]《铁路工程地基处理技术规程》（TB10106-2010）.

[4]《铁路桥涵设计基本规范》（TB10001.1-2005）.

[5]《铁路工程结构可靠性设计统一标准》（Q/CR9007-2014）.

[6]《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008.