徐彬

【摘 要】保证箱梁预制及存放达到设计及规范要求，同时从经济角度选择方案。论文以客运专线制梁场临建工程为例，探讨梁场临建方案的确定、控制重点及取得的效果，为后续梁场建设提供参考。

【Abstract】Ensuring the box girder prefabrication and storage meet the design and specification requirements， and selecting the scheme from the economic perspective. Taking the temporary construction project of the passenger dedicated line system as an example， this paper discusses the determination， control focus and effect of the construction of the beam yard， and provides reference for the construction of the subsequent beam yard.

【关键词】铁路;梁场建设;扩大基础;相对沉降

【Keywords】railway; construction of beam yard; expansion of foundation; relative settlement

【中图分类号】TU756                                             【文献标志码】A                                【文章编号】1673-1069（2019）10-0158-03

1 情况简介

制梁场地处山岭重丘区，山体表层为粉质粘土厚度3～5m，谷地为深层软基，软土最大深度15m，地基承载力50～120kPa。软基处理完成后站坪填筑普通土，最大填高18m，填方完成后在站坪上建设梁场。由于梁场设计位于站坪上，梁场场坪工作完成后才能进行梁场临建工程的施工，导致梁场工期紧，各方面要求较高。

2 方案的确定

2.1 梁场临建工程特点

①梁场所处位置为山岭重丘区，并且该地区降雨多，土体含水量常年處于饱和状态，谷地地表水非常多，且多处为鱼塘。

②地质差异较大，山体土质为全风化花岗岩，地基承载力120～150kPa;谷地为淤泥质粉质粘土，承载力50～80kPa，并且软土分部深浅不均匀，会导致梁台座跨区时产生不均匀沉降。

③施工工期紧，站坪填筑完成后必须立即开始梁场临建工程的施工，同时进行制梁工作，工后沉降会贯穿整个制梁过程。

④该梁场预制梁为双线箱梁，吨位较大，每支点受力约250吨;同一片梁四个支点相对高差不能大于2mm。

2.2 施工方案选择

2.2.1 用桩基础作为制存梁台座基础

根据工程自身特点首先考虑桩基础作为制存梁台座，其最大的优点是能够克服地质差异、消除工后沉降对台座的影响。缺点是投入成本大、施工工期长，并且在设计时要充分考虑桩基础在填方段及软土段负摩阻对桩承载力的影响。

该梁场近2/3的面积为填方区，最大填方18m，对应最大填方区的软土深度达到12～15m。那么在30～33m区段桩体理论是不能提供承载力，并且在负摩阻力的影响下会降低桩体自身的承载力。

按照桩体受力情况初步情况分析，桩体必须穿过填土层和软土区，并且在持力区有足够的长度，而确定桩体负摩阻区的受力需进行土质与桩体的摩阻力试验，条件不具备。综上所述，该方案从经济、进度、现场条件等方面比较，可行性差，故放弃该方案。

2.2.2 强夯后采用扩大基础

如果在填筑过程中分3～5m对制存台座基础范围进行强夯，可以有效地降低工后沉降，大幅度地消除台座的不均匀沉降。从理论上有效地解决了问题，但经现场调查发现，该方法存在最大的问题是施工周期较长，并且在雨季施工强夯过程或强夯后路基表面排水不畅容易造成积水，积水沿周边填土下渗将会对工程实体产生较大的影响。

该方案优点是经济上可以节省，缺点是工期不易保证，而且由于该地区雨水较多，会对工程实体及台座基础造成危害。

2.2.3 换填后采用扩大基础

梁场建设最重要是在满足承载力的前提下如何解决沉降和不均匀沉降问题。沉降过大会对梁场配套设施造成影响（如场内道路开裂、滑梁道与运梁设施产生过大高差无法运梁等）;不均匀沉降最大的危害是直接对梁体受力造成影响，超过一定程度会导致梁体开裂，严重影响工程质量。

按照受力的分析，可知单位面积受力越大，变形越大，反之则小。如果通过现场的实验（复合地基承载力实验），首先分别对填挖区土体和换填料实际质量和承载力进行测试，再通过理论计算，得出需换填厚度、面积及扩大基础的受力面积;按照计算结果在实验区（为不影响工期，可选择在梁场以外相邻区域）分填方、挖方进行实施，换填完成后采用与制存梁同周期进行试验，分3天、7天、15天进行试验，分别测出其实际沉降量。根据现场数据的采集分析，最终确定确实可行的方案，理论上可行，但需要大量的现场试验为基础。

通过对经济、施工周期、现场条件等方面的比较，最终确定采用换填后扩大基础的方案。

3 方案的确定及过程分析

3.1 基本承载力的确定

基本承载力要通过现场试验确定，通过堆载或反顶预压的方法，在应力一定的情况下绘制出时间—变形曲线（e—t曲线），从曲线中选择能够满足要求的承载力值做为基本承载力值（假定支点受力恒定）。

不同应力值的选择（轻型触探为参考值）：①原状土地基承载力平均值的1.2倍作为最小值;②可根据现场情况每增加20kPa为一级;③最大应力值为基地处理后承载力最小值。

基本承载力值的选择：①基本承载力值按由大到小的原则选取;②不同试验点承载力e—t曲线在相同加载时间点相对变形不大于2mm;③同一台座跨越地质情况差异较大的不同区域应延长加载时间;④每级荷载下试验点数不小于3个[1]。

如果上述要求不能满足时要根据个别台座基础进行单独设计（加大基础尺寸）。

3.2 以挖方段为例

采用轻型触探仪对填筑区、挖方区进行试验。测点按照梁场基础布置位置布点，数据如表1所示。

基底换填处理后最小承载力为252kPa，选择240kPa为其最小承载力。

承载力分级：一级180kPa;二级200kPa;三级220kPa;四级240kPa。

按照以上原则选择，由大到小，240kPa时最大相对变形2.9mm，不满足要求;220kPa时最大相对变形2mm满足要求，选择220kPa应力值作为基本承载力。

3.3 基础设计

以220kPa为基本承载力，压实系数90以上（根据路基改良土填筑试验结果完全可以达到），根据轴心受力确定混凝土基础尺寸为：4.5m×8.3m。

3.3.1 换填厚度和面积确定

σ220/σ地= S地/S220可得换填底面积：填方S=60m2;挖方S=52m2。

（2x+8.3）×（2x+4.5）=60; （2x+8.3）×（2x+4.5）=52

从而可得需加宽值：填方△b=0.78m（取0.8）;挖方△b=0.53m（取0.6）;

进一步可得换填厚度（扩散角按30°考虑）：填方h=1.6m;挖方h=1.2m。

那么根据数据推算可得以下结论：填方区换填尺寸6.1m×9.9m，厚度1.6m;挖方区换填尺寸5.7m×9.5m，厚度1.2m。

3.3.2 基础配筋计算

按照上一步理论数据进行现场实施换填，并进行堆载试验（反顶加压），该试验必须对不同时间段、不同位置、不同荷载状态下的变形值进行收集。梁台座基础采用钢筋混凝土基础，按独立基础轴心受壓计算配筋（偏安全），梁体每支点作用力取2500kN;故q1，q2均为2500kN，地基压应力σt取220kPa。

MI =1/24σt（a-at）2×（2b+bt）          （1）

式（1）中，MI——基础弯矩;

a、b——基础边长;

at、bt——柱边长;

σt——地基压应力。

根据计算结果进行配筋，如图3所示。

4 扩大基础方案取得的效果

①通过制存梁整个的施工过程监控，梁台座各项指标满足施工和设计要求，存梁台座前期一个存梁周期最大沉降10.5mm，累计最大沉降18mm;最大相对沉降1.8mm。

②分析沉降较大的台座，主要原因是在基础换填施工质量控制，经历雨天施工的台座沉降量相对加大;其次是换填料质量，本梁场采用两种换填料：水泥改良土（水泥掺量5%）或风化石，从现场实际测量数据可知，采用水泥改良土施工的后期沉降较小，主要原因是水泥改良土后期强度大，雨水不易下渗。

③梁体支点相对沉降在理论计算中和实际中有一定的偏差，主要表现在梁体自身平衡上，实际梁体四个支点由于其沉降变化不一致导致受力不一致，在这个过程中梁体会自身刚度平衡，实际中效果要更为理想。

④对于地质情况差的便采用钻孔桩、管桩作为支撑，这种设计会带来巨大的成本浪费，并且大幅度地增加了施工周期。设计如果采用平车移梁，特别是采用桩基础作为存梁支墩，条形基础做运梁道时，一定要考虑到运梁道和存梁台刚度分配问题，一旦存梁支墩刚度很大，而移梁道刚度较小，将会产生不均匀沉降，严重时出现基础开裂、基础失稳等情况，所以在这种情况下最好采用分离式基础，单独计算承载力和变形[2]。

⑤存梁支墩和运梁道均采用扩大基础，两者均连接为整体，刚度相近，能够协同受力，没有出现相对沉降，并且节省材料，效果很好。

5 结论

对于大型铁路梁场临建设计方案，首先根据现场地质、气候，同时必须结合现场的试验验证最终确定方案。台座设计不能一味追求基础沉降变形绝对值，为了保证绝对沉降值满足2mm要求，而实际台座四个支点的受力也不可能绝对一样，假如当其中一个支点的沉降超过其他支点沉降2mm时，其沉降过程中地基承载力也在不断地提高，那么在变形的过程中梁体会随刚度的变化自行调整受力状况，因此，在进行台座设计时要将地基的相对沉降考虑在内，可以通过承载力、变相、时间曲线选择合适的地基处理方案，从而达到安全、简便、经济的最佳效果。

【参考文献】

【1】GB 50007—2002建筑地基基础设计规范[S].

【2】GB 50007—2011建筑地基基础设计规范[S].