淺談鐵路橋梁基礎設計

蔡少飛

摘要：近年來為了解決鐵路運輸的壓力，中國鐵路建設投入不斷加大，鐵路跨越的地區越來越復雜，因此鐵路橋梁的基礎設計成為鐵路設計中尤為重要的一部分。

關鍵字：鐵路橋梁明挖基礎樁基礎特殊地質基礎設計

中圖分類號：U448文獻標識碼： A

由于鐵路建設的飛速發展，鐵路跨越地區的地質也越來越復雜，但是鐵路基礎的設計也是需要遵循一些基本原則的。鐵路橋梁基礎設計最基本的原則是同一基礎必須置于同一地層上，防止由于地基軟硬不均勻產生不均勻沉降。本文從明挖基礎、樁基礎及特殊地質基礎設計等方面淺談了鐵路橋梁基礎設計。

1、明挖基礎

非巖石地基采用明挖基礎應慎重，無明顯優勢時，一般不采用。

1) 當地質條件適宜，有少量（或無）地下水，且基礎深≤6m時，可選用明挖擴大基礎。

2) 基礎為巖石地基，采用明挖基礎時，當風化層不厚時，應將基底置于新鮮巖石中；當風化層較厚時，可將基底置于風化巖石內，此時可以考慮深寬修正。當為泥巖時應及時灌注混凝土。

3) 非巖石地基，明挖基礎計算允許承載力時，要注意下臥層檢算，作深寬修正時，深度按控制點取值。同時考慮橋址附近地下水開采情況，計算地下水位下降引起的基礎沉降。

2、樁基礎

1) 基本承載力σ0≥600kPa的巖石才可按嵌入式柱樁設計；基本承載力500kPa≤σ0≤600kPa的弱風化巖石，可按摩擦樁和柱樁分別計算取其通過者，當難以判斷是摩擦樁還是柱樁時可參考柱樁配筋。當地基條件明確為摩擦樁時，按照摩擦樁理論配筋。

2）樁側極限摩阻力

樁側極限摩阻力fi根據地質報告中土性狀態描述，按《鐵路橋涵地基和基礎設計規范》（TB10002.5-2005）表6.2.2-5取值，對摩擦樁，表層土極限摩阻力可取下限值，深層土極限摩阻力可取上限值。

3）巖石單軸抗壓強度R值，按地質專業提供取用。C0值可由R值內插計算。

4）柱樁的嵌巖深度

柱樁的嵌巖深度不小于0.5m，并滿足《鐵路橋涵地基和基礎設計規范》第6.2.3條要求。嵌巖深度尚應考慮巖面傾斜影響。

實際設計時，當樁長較長時嵌巖深度宜取小值，長樁按摩擦樁計算可通過者，也可考慮支立于巖面；當樁長較短時宜適大加大嵌巖深度。

5）陡坡地段墩臺基礎布置（包括基底和樁底標高）必須結合橫斷面考慮橫向地形影響。陡坡上橋墩樁基礎樁，當樁身向山坡前方變位時（水平力指向坡外），樁身外側至山坡地面線水平凈距小于3m者，樁身按自由長度計，當樁身向山坡后方變位時（水平力指向坡內），自由長度應按地面線計。樁基計算應按兩個方向上分別計算，取其不利者進行設計。樁身自由長度應根據墩臺輔助斷面確定。

6）在巖石陡坡地段，基礎埋置深度應考慮巖石節理、承載力、有無不利的走向、傾角等因素?；A外緣至巖層安全邊線的最小水平距離對于硬質巖，視節理發育程度及地面地形陡緩而定，一般不小于2～3m；對于軟質巖，視其風華程度及地形條件而定，一般不小于3～5m。

3、特殊地質基礎設計注意事項

1）濕陷性黃土

a) 位于各級濕陷性黃土地區的橋梁，其墩臺基礎一般置于非濕陷性土層中。當采用樁基時，應穿過濕陷性黃土層，將樁置于穩定可靠非濕陷性土層中。非自重濕陷性黃土層，不計摩阻力；I、II級自重濕陷性黃土層，其負摩阻力取-10KPa；III、IV級自重濕陷性黃土層，其負摩阻力取-15KPa。濕陷性土層范圍地基土水平抗力系數的比例系數m按飽和狀態下濕陷性黃土取值，范圍在2500～6000Kpa/m2之間，一般非自重濕陷土層取5000Kpa/m2，Ⅰ、Ⅱ級自重濕陷土層取4500Kpa/m2，Ⅲ、Ⅳ級自重濕陷土層取2500Kpa/m2。濕陷性黃土取負摩阻力時不與地震力組合，地震檢算是摩阻力取0。

b) 基坑開挖時，應在基坑底面以上預留0.10m土層，進行夯實至設計高程。濕陷性黃土地區橋墩臺基坑回填采用原土回填至承臺頂后采用夯填3：7灰土分層密實夯填至天然地面以上0.3m，并做好排水坡避免橋墩地表積水。濕陷性黃土地區橋梁，全橋布置圖需補充3：7灰土回填示意圖。

c) 濕陷性黃土地區樁基配筋根據計算確定，并不小于濕陷性黃土層的厚度。

d) 橋頭錐體鋪砌均采用漿砌片石；錐體范圍內應對基底進行處理。

e) 重視排水系統設計，了解水的來路、去處，凡水流經處，均應采取防護措施，保證不存水、不滲水。

f) 橋址附近出現的陷穴，應采用三七灰土夯填或挖除的方法進行處理。

2）地震液化土

當地層中含有地震液化層或在軟土地基上時，墩臺基礎應采用樁基礎，且應進入穩定土層內不小于1m～2m。樁身鋼筋應伸至液化層或軟土層以下。

基礎穿過可液化層時，可按《震規》附錄三考慮部分液化土的彈性抗力、摩阻力和內摩擦角。根據地質報告按《震規》計算各層液化土的折減系數。

3）地下水侵蝕

侵蝕性環境，應根據《鐵路混凝土結構耐久性設計規范》5.3.1、5.3.2條分灌注樁及其他結構確定混凝土標號。

4）水庫地區

線路經過部分地段位于水庫上、下游，當橋位位于壩址下游時，如水庫設計標準高于鐵路標準時，直接采用水庫百年下泄流量疊加區間流量。如水庫設計標準低于鐵路標準但校核標準高于鐵路標準時，可不考慮水庫的調蓄作用，按天然狀況計算。否則還需考慮水庫潰壩的影響；當橋位位于水庫上游時，流量按本河流量計算，但水位需考慮回水影響。

5） 泥石流區

泥石流溝宜采用橋梁通過，橋梁孔徑綜合考慮流量、地形條件、溝槽寬度、泥石流性質、流勢及發展變化規律等因素確定。

在泥石流流通區，橋孔不得壓縮，橋孔盡量跨越山區泥石流堆積區。

對于跨越泥石流溝必須在溝中設置橋墩的橋梁，根據泥石流的特性考慮在橋梁上游設置泥石流攔擋壩和停淤場。

對于設置在泥石流溝中的橋墩應考慮在百年設計水位+1m高度范圍內，采用提高混凝土標號，墩身設置護面鋼筋和增大主筋直徑及保護層等措施，以提高墩身抗泥石流沖擊的能力。

參考文獻：

1．《鐵路橋涵設計基本規范》（TB10002·1—2005）

2．《鐵路橋涵地基和基礎設計規范》（TB10002·5—2005）

3．《鐵路混凝土結構耐久性設計規范》（TB10005-2010、J1167-2011）

4.《建筑地基基礎設計規范》(GB50007-2011)

5.《鐵路工程抗震設計規范（2009年版）》（GB50111-2006）