樁板結(jié)構(gòu)地基處理概述

樁板結(jié)構(gòu)地基處理概述及設(shè)計(jì)計(jì)算道路與鐵道工程目錄無碴軌道樁板結(jié)構(gòu)路基提出的背景樁板結(jié)構(gòu)路基的板-樁結(jié)構(gòu)力學(xué)特點(diǎn)樁板結(jié)構(gòu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢樁板結(jié)構(gòu)路基的適用場合樁板結(jié)構(gòu)路基存在的問題無砟軌道樁板結(jié)構(gòu)路基設(shè)計(jì)理論無碴軌道樁板結(jié)構(gòu)路基提出的背景傳統(tǒng)的路基結(jié)構(gòu)：高路堤：總沉降及工后沉降量較大、差異沉降難以控制低路堤：動(dòng)力對地基的影響顯著,導(dǎo)致工后沉降難以控制以橋代路：橫向穩(wěn)定性方面較差,尤其在曲線段上，造價(jià)很高高速鐵路無碴軌道樁板結(jié)構(gòu)路基優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度高、剛度大、穩(wěn)定性和耐久性好組成：鋼筋混凝土樁基、路基本體、鋼筋混凝土承載板承載板直接與軌道結(jié)構(gòu)連接,樁、板固結(jié)與土路基共同組成一個(gè)承載結(jié)構(gòu)體系特點(diǎn)：綜合板式無碴軌道或軌枕埋入式無碴軌道結(jié)構(gòu)與樁基礎(chǔ)的各自特點(diǎn),充分利用樁-土、板-土之間的共同作用來滿足無碴軌道的強(qiáng)度與沉降變形要求。圖1遂渝線樁板結(jié)構(gòu)路基試驗(yàn)段國內(nèi)首次！是介于橋梁與路基之間的一種特殊的結(jié)構(gòu)形式！樁板結(jié)構(gòu)路基的板-樁結(jié)構(gòu)力學(xué)特點(diǎn)圖2樁板結(jié)構(gòu)路基剖面圖樁與板之間固結(jié)能分擔(dān)板身的彎矩,削弱在樁頂處板身的負(fù)彎矩峰值,減弱板厚,節(jié)省昂貴的支座費(fèi)用,施工也更簡易。只有在板與板連接的邊跨處,由于溫度應(yīng)力的原因,才在板端樁頂處設(shè)置承臺(tái)結(jié)構(gòu),板與承臺(tái)之間通過設(shè)置傳力桿采用鉸結(jié)方式連接。在固結(jié)的情況下,樁-板之間通過鋼筋相互嵌面,整體剛結(jié)的,因而結(jié)構(gòu)在縱、橫向都有如剛構(gòu)。結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度在很大程度上視板一樁連接的剛度而異。在邊跨處約束放松,做成鉸結(jié),則除邊跨外樁頂處將承擔(dān)較大的負(fù)彎矩。由于承載板較寬,較一般寬度窄小的條形板梁有大得多的承載能力,原因如下（1）泊松比影響承載板受荷時(shí)兩個(gè)方向正交受彎。在一個(gè)方向受彎時(shí),板的上緣受壓縮,將產(chǎn)生側(cè)向膨脹,這個(gè)側(cè)向膨脹將抵消和緩解垂直方向受彎時(shí)上緣的壓縮,反之亦然。同樣,板的下緣受拉伸,將產(chǎn)生側(cè)向收縮,這個(gè)側(cè)向收縮將抵消和緩解垂直方向受彎時(shí)下緣的拉伸,反之亦然。（2）拱殼作用樁與板剛性固結(jié),能承受橫推力和彎矩,荷載通過板厚傳達(dá)到樁上經(jīng)過一個(gè)拱殼形的傳力路線,使板式結(jié)構(gòu)起到拱殼的作用。（3）混凝土內(nèi)的有效拉力一般計(jì)算時(shí)混凝土的拉力是不考慮的,實(shí)際在混凝土未開裂前其抗拉能力仍然起著相當(dāng)大的作用。前三個(gè)作用皆能使鋼筋應(yīng)力減小,從而提高了結(jié)構(gòu)的承載能力,但另一方面也使混凝土的壓應(yīng)力有所增大。在設(shè)計(jì)時(shí)宜按鋼筋應(yīng)力控制,使混凝土壓應(yīng)力略有富余。（4）板體橫向剛度大即使在集中荷載作用下板體也能全寬參與受力。（5）樁與板剛結(jié)在縱橫方向皆可由于樁頂負(fù)彎矩而減少跨中正彎矩另外,承載板采用較高標(biāo)號混凝土是較經(jīng)濟(jì)合理的。樁板結(jié)構(gòu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好樁板結(jié)構(gòu)適應(yīng)性強(qiáng)施工方便，加工制作簡易節(jié)約造價(jià)對填料要求低便于控制工后沉降樁板結(jié)構(gòu)路基的適用場合樁板結(jié)構(gòu)路基具有良好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性,是宜于推廣的新型無碴軌道路基結(jié)構(gòu)形式1.已建路堤的補(bǔ)強(qiáng)加固2.舊線改造工程3.工程地質(zhì)條件復(fù)雜的路塹地段4.既有線有碴改無碴軌道工程5.兩橋隧之間短路基6.道岔區(qū)路基樁板結(jié)構(gòu)路基存在的問題1.初期投資和綜合效益問題初期投資較大，但在相同縱向長度范圍內(nèi),樁板結(jié)構(gòu)路基造價(jià)僅為橋梁結(jié)構(gòu)造價(jià)的一半。2.實(shí)測資料的缺乏3.噪音問題無碴軌道剛度較大,彈性較差,增加了輪軌的振動(dòng)及輻射噪聲。無碴軌道的混凝土構(gòu)件形成了較強(qiáng)的聲反射剛性表面,加強(qiáng)了噪聲的混響作用和噪聲向兩側(cè)的輻射,使噪聲強(qiáng)度增大。4.軌道彈性問題剛度較大,彈性較差，樁板結(jié)構(gòu)路基的彈性主要由扣件及軌下橡膠墊板提供,橡膠墊板可以增加軌道的整體彈性,減少輪軌作用向板下的傳遞,起到隔振的作用5.修理與修復(fù)問題樁板結(jié)構(gòu)作為剛性結(jié)構(gòu),在后期運(yùn)營階段僅允許少量的改善,如調(diào)整軌道幾何形態(tài),一般只能靠扣件來實(shí)現(xiàn),當(dāng)發(fā)生較大變化時(shí),調(diào)整十分困難,特別是鋼筋混凝土承載板,達(dá)到承載強(qiáng)度極限時(shí)將產(chǎn)生斷裂,軌道幾何尺寸將發(fā)生急劇惡化無砟軌道樁板結(jié)構(gòu)路基設(shè)計(jì)理論1.樁板結(jié)構(gòu)路基設(shè)計(jì)荷載樁板結(jié)構(gòu)路基的設(shè)計(jì),必須考慮在施工和設(shè)計(jì)使用期限內(nèi)永久荷載、變化荷載和偶然荷載的作用,根據(jù)臨界狀態(tài)和驗(yàn)算事項(xiàng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮奢d組合。設(shè)計(jì)時(shí)一般考慮荷載有①固定恒載②軌道豎向列車荷載③軌道橫向荷載④軌道縱向荷載⑤離心力⑥沖擊力⑦風(fēng)荷載⑧雪荷載⑨地震影響。承載板設(shè)計(jì)承載板設(shè)計(jì)流程如下①確定豎向列車荷載活載圖式,根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)速確定結(jié)構(gòu)的荷載組合系數(shù)②根據(jù)地質(zhì)條件及線路縱向布置圖,擬定樁基礎(chǔ)的橫向樁間距和縱向樁間距③初步擬定承載板的材料剛度、板寬、板厚及板長④按剛構(gòu)連續(xù)板計(jì)算模型,在給定活載圖式下,按影響線法找出最不利荷載位置進(jìn)行布載,計(jì)算截面彎矩、剪力包絡(luò)圖⑤按板梁理論進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)⑥驗(yàn)算在組合荷載下承載板的翹曲變形及強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求⑦根據(jù)樁基反力,確定樁長,驗(yàn)算單樁承載力及其沉降是否滿足設(shè)計(jì)要求。⑧改變縱向樁間距,對承載板進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),選擇最終方案。下部樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)選擇合理的樁徑、樁長、樁距是樁板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的又一關(guān)鍵環(huán)節(jié),按沉降控制設(shè)計(jì)思想,在允許的沉降變形范圍內(nèi),以充分調(diào)動(dòng)樁間土、樁底土的承載能力為目的,使樁土共同作用,在此前提下來布樁,驗(yàn)算單樁及路基整體承載力是否滿足要求,反算在擬定的布樁方案下樁板結(jié)構(gòu)路基的沉降量是否在允許的范圍內(nèi)。從而大幅度降低建設(shè)成本,實(shí)現(xiàn)較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。1.樁長樁長的確定主要取決于需要加固土層的厚度,一般都穿透最薄弱土層,落在相對好的土層上,視建筑物的設(shè)計(jì)要求和工程地質(zhì)條件而定,應(yīng)滿足強(qiáng)度和變形要求。2.樁徑樁徑應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件、