框架桥下穿铁路工程地质勘察分析_王彦阳.pdf

江西建材规划设计与勘察1532023年1 月作者简介：王彦阳（1985-），男，黑龙江齐齐哈尔人，本科，工程师，主要研究方向为岩土工程。框架桥下穿铁路工程地质勘察分析王彦阳中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102600摘 要：框架桥下穿铁路在涉及铁公路建设中是一种常见的形式。文中以某框架桥为研究对象，通过钻探、原位测试、室内试验等方法，提供设计、施工需要的岩土工程勘察资料。结果表明，案例工程场地特殊性岩土为人工填土层、强风化石英岩及中风化石英岩，地基采用天然地基，基坑支护方案宜采用“桩+锚”支护。关键词：框架桥；特殊岩土；地基；基坑支护中图分类号：U442文献标志码：B文章编号：1006-2890（2023）01-0153-02Geological Investigation and Analysis of Railway Engineering under Frame Bridge in Mountainous AreaWang YanyangChina Railway Fifth Survey And Design Institute Group Co.Ltd.,Beijing 102600Abstract:Frame bridge undercrossing railway is a common form of highway undercrossing railway in railway related highway construction.In this paper,the frame bridge in mountain area is taken as the research object,and the geotechnical investigation data required for design and construction are provided through drilling,in-situ testing,indoor testing and other methods and means.The research results show that the special rock and soil of the site are artificial fill layer,strongly weathered quartzite and moderately weathered quartzite.The foundation adopts natural foundation,and the foundation pit support scheme adopts pile+anchor support.Key words:Frame bridge;Special rock and soil;Foundation;Foundation pit support1 工程概况本文研究的框架桥工程位于北京地区，框架桥与铁路交角为65.6，以顶进框架桥方式下穿铁路。根据公路、铁路状况、地形、地物等条件，结构采用2.7-1.9-1.2m顶进框架结构，为了满足线路加固需要，本结构设计为双层框架。框架桥顶板顶面与轨底的最小距离为0.8m，框架桥全长22.5m，总宽7.7m（桥梁正对方向）。桥梁顶面加腋均为0.9m0.3m，桥梁底面加腋均为0.2m0.2m（桥梁正对方向），桥梁主体前端刃角长5m，主体后端尾墙长3.5m，尾墙侧人行道悬臂板长度2m。框架桥顶进到位后，在南北两侧接现浇框架结构，结构采用2.7-1.9-1.2m框架结构，北侧现浇框架桥长度23m，南侧现浇框架桥长度21.9m，桥梁上面加腋为0.2m0.2m，底面加腋为0.2m0.2m（以上均为桥梁正截面方向）。本次详勘共完成勘探孔8个，总进尺为238.00m，标准贯入试验4 次，重力触探试验18.50m，取原状土样11 块，波速测试2个钻孔，测试深度为25m，取2组地下水位以上土样进行土的腐蚀性分析。勘探孔测量采用北京地方坐标系，孔口坐标及高程采用 RTK实测。2 工程地质（1）人工填土层层粉质黏土素填土：黄褐色，稍密，稍湿。以粉质黏土为主，含砖渣、灰块以及植物根茎等。本层厚度为0.501.90m。2层碎石填土：杂色，稍密，稍湿。以碎石为主，含黏土团及砖块等。厚度为2.203.00m。（2）一般第四纪层粉质黏土：褐黄色，可塑，很湿。含云母和氧化铁，局部夹黏质粉土薄层，夹碎石等粗颗粒物质。厚度为0.405.00m。1层碎石：杂色，密实，湿。棱角状，一般粒径为26cm，最大粒径约为15cm，级配一般，一般约30%的砂混合土填充，局部偶遇漂石，不易钻进。厚度为1.006.30m。（3）基岩层2层强风化石英岩：组织结构已大部分破坏，节理、裂隙发育，岩芯较为破碎，呈块状，钻进困难。厚度为0.906.00m。3层中风化石英岩：组织结构部分破坏，节理、裂隙较发育，岩芯呈短柱状或块状，锤击声脆，钻进艰难。最大揭露厚度为23.50m。3 特殊性岩土外业钻探和土工试验结果表明，本场地特殊性岩土为人工填土层、强风化石英岩及中风化石英岩，其中，层粉质黏土素填土厚度为0.501.90m，2层碎石填土厚度为2.003.00m，2层强风化石英岩厚度为0.906.00m，3层中风化石英岩最大揭露厚度为23.50m，场地内普遍分布。人工填土成分复杂，密实度不均匀，沉积时间短，承载力较小，压缩性较大，结构性差，工程性状差；强风化石英岩及中风化石英岩承载力较大，压缩性较小，工程性状较好。上述特殊性岩土对本工程基坑支护设计施工和框架桥基础设计和施工具有一定不利影响。4 场地与地基的地震效应评价4.1 历史地震据史料记载，北京及周边地区从公元274 年以来，合计发江西建材规划设计与勘察1542023年1 月生4.75 级以上地震近百次，其中固安、三河、平谷、北京西郊发生的3 次地震影响最大，北京地区的地震烈度均为8 度。1976年的唐山地震，北京地区的地震烈度为6 度。4.2 场地类别现场测试剪切波速，依据波速测试结果，拟建场地基岩面以上土层等效剪切波速Vse值分别为259.3m/s、281.5m/s。根据区域地质资料，拟建场地覆盖层厚度 dov大于5m。依照测试结果，按照 GB 50111-2006 铁路工程抗震设计规范（2009 版）判定，拟建工程场地类别为类。4.3 抗震设计参数依照 GB 18306-2015 中国地震动参数区划图 附录 C“全国城镇类场地基本地震动峰值加速度和基本地震动加速度反应谱特征周期”及表1，拟建场地地震动峰值加速度为0.20g，反应谱特征周期为0.40s。根据 GB 50011-2010 建筑抗震设计规范（2016 版），本工程抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，设计地震分组为第二组。4.4 地基土液化判定根据本次勘察成果，结合 GB 50011-2010 建筑抗震设计规范（2016 年版）中相关标准判断，在地震烈度为8 度时，地下水水位按抗浮设防水位考虑，拟建场地20m范围内的土层为非液化土层，可不考虑场地液化影响。4.5 不良地质作用拟建场地地形为半山区，属燕山山脉军都山。场地地形起伏较大。拟建场地及其附近无液化、断层、滑坡、危岩、崩塌、泥石流、采空区、坍塌、岩溶等不良地质作用，受洪水威胁的可能性较小，相关分析如下1-6：（1）滑坡。根据踏勘和勘察结果显示，场区地形起伏虽大，但从局部地层看，上部土质主要为黏性土，下部为厚层的基岩，未发现岩体内有软弱破碎带和断层面，因此场区不易形成滑坡。（2）崩塌。拟建场地四周坡面较缓，虽为硬质基岩但未出露地面，不易形成崩塌。（3）泥石流。场区虽位于山脚地带，但山体高度较低，规模较小，汇水条件一般，坡体植被发育，不易形成泥石流。4.6 建筑抗震地段划分拟建场地场区地形起伏虽大，但地层分布较为均匀，整个场地不存在液化、滑坡、泥石流等不良地质作用；除人工填土及风化岩以外，不存在其他特殊性岩土分布。根据 GB 50011-2010 建筑抗震设计规范（2016 版）规定，该场地属于建筑抗震性能一般地段。5 地基方案分析5.1 地基均匀性评价根据本次勘察结果，地基持力层主要为2层强风化石英岩和3层中风化石英岩，基底地层属于同一工程地质单元，地基土空间分布稳定，压缩性和土层厚度差异不大，地基属于均匀地基。5.2 地下水影响评价勘察深度范围内未揭露地下水，地下水对拟建建筑物的地基基础施工无影响。考虑到大气降水及地下管道漏水对地基基础施工的影响，可设置排水沟以及集水井，采用明排方式将地表水或上层滞水有序引排至基坑影响区域以外。5.3 地基方案分析围岩稳定性分析：根据本次勘察取得的地层资料，拟建框架桥顶板为铁路路基回填土及层粉质黏土素填土、2层碎石填土。由于顶板覆土厚度小，土层稳定性差、密实度较差，框架桥施工应加强对顶板的支护，必要时，在施工前对路基进行加固。框架桥侧壁土质主要为铁路路基回填土及层粉质黏土素填土、2层碎石填土、层粉质黏土和1层碎石，侧壁稳定性差，在地下水作用下易产生滑坡，导致侧壁坍塌，施工时需加强支护。依据本次勘察结果，框架桥地基持力层主要为2层强风化石英岩和3层中风化石英岩，地基土的基本承载力为600kPa，地基土承载力标准值为400kPa。6 基槽开挖与支护分析勘察结果表明，基槽侧壁土体中的人工填土层土粒松散，尤其在地面荷载、雨水、地表水及地下水的作用下易崩落、滑塌。因此，在确定本工程深基槽边坡支护体系及支护方案设计时，应充分考虑本地块基槽实际开挖深度及地层分布的复杂性和地下水的不利影响等诸多因素，设计出安全合理的基槽边坡支护体系及基槽开挖方案。合理安排施工顺序，土方开挖应符合分层、分段、适时的原则，严禁超挖，基槽支护与施工须保证满足边坡稳定、施工安全及避免对拟建场地周边既有建筑物、道路等产生不利影响7-8。依据 GB 50330-2013建筑边坡工程技术规范、DB 11/489 2016 北京市建筑基坑支护技术规程、基坑工程设计经验及本工程基坑周边施工条件，根据施工方法综合确定设计参数。基坑支护设计参数建议值详见表1。表1 基坑支护设计参数建议值表土层编号土层名称土钉锚固体与土体极限黏结强度标准值qsk/kPa土体与锚固体（锚杆）极限黏结强度标准值frbk/kPa粉质黏土素填土12142碎石填土1214粉质黏土45451碎石1401802强风化石英岩3005003中风化石英岩5008007 结语（1）本场地特殊性岩土为人工填土层、强风化石英岩及中风化石英岩，上述特殊性岩土对本工程基坑支护设计施工和框架桥基础设计施工产生不利影响。（2）地基采用天然地基。（3）基坑支护方案采用“桩+锚”支护，对开挖深度较小部分（开挖深度小于2.50m）可以采用1:1.251:1.5 放坡法开挖。参考文献 1 游励晖.道路下穿既有铁路箱形框架桥顶进法施工技术J.铁道标准设计，2004（9）：49-50 2 戚晨辉，陈劼，代杰.市政道路下穿高速铁路技术简述及应用 J.运输经理世界，2020（10）：25-26.3 黎毓阳.新建道路工程下穿高速铁路桥梁的研究分析J.科技资讯，2021，19（27）：45-47.4 谢浩.沪通铁路路基下穿京沪高速铁路桥梁施工影响分析J.铁道建筑，2020，60（11）：102-106.5 陈聪，蹇蕴奇，鲁茜茜，等.盾构隧道下穿既有铁路桥梁桩基的加固措施J.铁道建筑，2019，59（3）：60-63.6 孙雪兵.盾构隧道下穿施工对邻近铁路桥梁的影响分析J.铁道建筑，2018，58（4）：73-77.7 王霆，韩高孝，郑军.盾构下穿施工对高铁连续梁桥沉降和变形的影响J.城市轨道交通研究，2016，19（4）：38-41.8 吕晓楠.新建铁路下穿既有高速铁路桥梁施工风险评价研究 D.成都：西南交通大学，2018.