格栅状粉喷桩在深厚淤泥质软土层中桥墩防护的应用.pdf
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1、Aug.2023年8 月Shanxi Science&Technology of TransportationNo.4第4 期(总第2 8 3 期)山西交通科技格栅状粉喷桩在深厚淤泥质软土层中桥墩防护的应用赵晓泉(中路黄河(山西)交通科技集团有限公司,山西太原030006)摘要:采用有限元软件对格栅状粉喷桩在深厚淤泥质软土层中桥墩防护进行了数值模拟计算,并通过工程完工后实测桥墩顶竖向、水平变形量与模拟计算分析结果进行对比,格栅状粉喷桩在深厚淤泥质软土层中桥墩防护的应用效果较好,可为类似项目提供参考依据。关键词:格栅状粉喷桩;桥墩防护;稳定性;数值分析;沉降中图分类号:U443.22文献标识码:
2、A文章编号:10 0 6-3 5 2 8(2 0 2 3)0 4-0 0 7 6-0 5Application of Grid Powder Spray Pile in Pier Protection inDeep Silty Soft Soil LayerZHAO Xiaoquan(China Road Huanghe(Shanxi)Transportation Hi-tech Group Co.,Ltd.,Taiyuan,Shanxi 030006,China)Abstract:This paper used the finite element software to conduct t
3、he numerical simulating calculation ofthe pier protection using the grid powder spray pile in the deep silty soft soil layer.After the construction,comparing the measured vertical and horizontal deformation values of the pier top to the simulatedcalculation result,it can be concluded that the grid p
4、owder spray pile had a good effect on the pierprotection,providing a reference for similar projects.Key words:grid powder spray pile;pier protection;stability;numerical analysis;settlement0引言近年来,随着城市建设的发展以及高铁线路网的完善,市政工程与高速铁路不可避免地会发生交叉,目前国内高铁穿越湖泊、河流成功的案例数不胜数,技术已经成熟且处于国际领先地位,然而先修建高铁后桥下开挖人工湖的案例却屈指可数 1-
5、2 ,如何在不影响高铁安全的情况下实施公路市政工程项目是我们新时代必须要正视的问题文中案例桥墩防护因地制宜地选取了格栅状粉喷桩 3-4 作为防护结构,粉喷桩属于水泥搅拌法加固地基方法的一种形式,也叫加固土桩,它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂的主剂,通过特制的搅拌机械就地将软土和固化剂强制搅拌,利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理-化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的复合地基,粉喷桩一般用于特殊路基处理,也可用作临时防护结构。文中案例工程通过在格栅状粉喷桩桩中心插筋,并在外侧设置钢筋混凝土护壁及压顶梁,作为永久防护结构应用于高铁桥墩的防护中,确保了高铁的运营安全。1工程概况1
6、.1工程地理位置杭州经绍兴至台州铁路(以下简称杭绍台高铁)线路全长2 2 3.7 7 km,设计速度为3 5 0 km/h,杭绍台高铁是长江三角洲地区城际交通网络的重要组成部分,也是中国首条民营资本控股的高铁PPP项目。杭绍台高铁开工建设后,地方政府规划建设东山湖,东山湖水域面积19 3 亩,开挖深度在2 3 m,东山湖的建设可有效解决区域内涝问题,因此东山湖的建设迫在眉睫。东山湖与杭绍台高铁交叉,且交叉范围内高铁桥梁下部结构已经施工完成,正在架设上部梁体,东山湖的建设势必会对已完成的高铁桥梁桩基造成扰动,进而影响高铁结构安全,为此必须采取有效措施减小东山湖建收稿日期:2 0 2 3-0 1-
7、0 3;修回日期:2 0 2 3-0 3-2 4作者简介:赵晓泉(19 9 1一),男,山西左权人,工程师,大学本科,2 0 13 年毕业于天津城建大学城市地下空间工程专业77赵晓泉:格栅状粉喷桩在深厚淤泥质软,中桥墩防护的应用2023年第4 期设对高铁桥墩的影响,且必须在杭绍台高铁开通运营前建设完成。东山湖与杭绍台高铁位置关系见图1。规划东山湖东山湖开发在建杭绍台高铁图1东山湖与杭绍台高铁位置关系图1.2工程地质条件东山湖区桥址处地貌类型属海积平原地貌,地面高程为3.15 3.6 5 m,地形较平坦,主要为村庄及耕地,特殊性岩土主要为淤泥、淤泥质土,根据勘察结果,场地自上而下地层分述如下:a
8、)2粉质黏土(Q4alm)褐黄色,软塑,颗粒成分以黏粒为主,上部为耕植土,含少量植物根系;厚度一般0.6 3.8 m,I 级普通土,。=12 0 kPa。b)。淤泥质粉质黏土(Q4)深灰色、灰褐色,流塑,有机质含量约占3%5%,有腥臭味,偶见贝壳碎片;层厚一般0.3 2 3.3 m,I 级普通土,Q。=4 5 k P a。c)粉质黏土(Qll)灰褐色,软塑,含少量铁锰质氧化物等,层厚一般1.2 17.1m,级普通土,0=100 kPa。d)2 r 细圆砾(Q,al)灰褐色,稍密,饱和,砾石成分主要为凝灰岩,呈圆棱状,粒径2 2 0 mm的占50%65%,大于2 0 mm的占10%15%,余为黏
9、性土及砂充填,厚度1.2 m,I 级普通土,Q。=3 0 0 k P a。e)2 凝灰岩(JT)灰褐色,强风化,凝灰质结构,块状构造,节理裂隙较发育,岩质硬,岩体破碎,多呈碎块状,一般块径3 0 6 0 mm,最大8 0 mm,层厚0.7 21.9m,IV级软石,。=5 0 0 kPa。桥址处基本地震动峰值加速度为0.0 5 g,相当于地震基本烈度VI度。1.3水文地质条件东山湖区桥址处地下水主要为赋存于浅部黏性土层中的孔隙潜水,下部含黏性土碎石层中的孔隙承压水、基岩裂隙水。对于桥址处影响较大的主要是浅层孔隙潜水,主要赋存于浅部填土、黏性土层中,埋藏较浅,渗透性较弱,水量贫乏,地下水受季节气候
10、变化影响较大,勘察期间测得孔内地下水埋深为0.5 0 1.0 0 m,场地内孔隙潜水年变幅1.0 m左右。典型地质剖面见图2。80杭绍台高铁32m简支箱梁32m简支箱梁15.48815.60215.717杭州温岭0001地面线地面水位线2.4882.602最高蓄水位3.152.717粉质黏土0 o=120kPa兰常水位2.0 0立规划湖底高程二540东山湖湖底开挖线淤泥质粉质黏土0 o=45kPa0=100淤泥质粉质黏土0 o=45kPa凝灰岩0 o=200kPa400PaOo=100kPa细圆砾土粉质黏土凝灰岩o=500kPa凝灰岩0 0=5 0 0 kPa凝灰岩Co=1000kPa-28.
11、398-28.283-31.512图2典型地质剖面图2工程防护措施依据东山湖与铁路桥墩的位置关系,对交叉范围内的5 6 8 8 号桥墩共计3 3 个桥墩进行了归类整理分析,发现高铁7 9 8 1号桥墩场地范围内的淤泥、淤泥质土,天然含水量高,孔隙比大,具高压缩性,承载力低,工程特性差,含水量分布范围2 6.6%5 9.4%,其中79号桥墩淤泥质粉质黏土层厚达到2 4 m,8 0 号墩淤泥质粉质黏土层厚达到19 m,且地基承载力仅有4 5 kPa,对工程建设影响较大,且湖体开挖后7 9 8 1号桥墩桩基外漏,东山湖建设会引起附近地层应力的重分布和变形,破坏了桩基与土体既有平衡,造成桩基附加沉降与
12、挠曲变形,进而引起桥墩和桥梁上部结构发生位移。如果能采取有效措施减少湖体开挖对7 9 8 1号桥梁78山西交通科技2023年第4 期桩基的扰动,就能够保证整个东山湖湖体影响范围内高铁桥墩的安全,从而减小东山湖开挖对高铁桥墩的影响。综合以上因素,决定采用格栅状粉喷桩重力式水泥土挡土墙作为桥墩的防护结构。东山湖开挖范围平面见图3。东山湖开挖范围5670H7981号桥墩防护图3东山湖开挖范围平面图7981号桥墩采用圆形格栅状粉喷桩水泥土重力式挡墙作为防护结构,共计6 排水泥搅拌桩,桩径0.8 m,间距0.6 m,桩长8 m,墙体宽3.8 m。见图4。格栅状粉喷桩桩顶部设置3 0 cm厚钢筋混凝土压顶
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