浅谈宜万铁路山区桥梁基础设计

宜万铁路桥梁基础设计中主要采用了以下几种形式：

I．明挖扩大基础。一般来说，明挖扩大基础适用于基底埋深不大于5米的浅埋式基础，具有施工工艺简单、造价较省的优点。山区地质情况一般较好，在坡度不太陡的地段。采用扩大基础的情况较多；对于山区河沟地段，若綦岩情况较好，冲刷不深的桥粱，也可采用明挖扩大基础。明挖基础应设置在稳定且具有足够强度以支承外力作用的地基上。山坡上的明挖扩大基础，基础下坡侧边缘距山坡地面线或山坡稳定边坡线应有一定的安全距离。对于软质岩及W3强风化硬质岩地基山坡．基础底面距稳定边坡线的水平距离不宜小于3米，对基底承载能力较高的，基础底面距稳定边坡线的水平距离不宜小于2米。明挖扩大基础应置于同一地层或岩性相当相同基本承载力的地基上，明挖扩大基础除了基底压应力应满足地基承载力要求外．外力对基底截面重心的偏心距e应满足基础设计规范的要求，基础本身应具有足够的稳定性和强度。

2．台阶式补块基础。当一般梁式桥的墩台建于爷理较发育的新鲜岩石陡坡上时，为了减少岩石开挖量，可将墩台身的底面做成台阶形，并设置成台阶形扩大基础。设置台阶式基础，地基基本容许承载力必须满足trO≥500kpa。山坡E的简支梁桥梁基础采用扩大基础时。若基岩顶面与山坡～样为倾斜，为了减少上坡侧基坑开挖深度。可将下坡侧基础底基坑开挖加深，用与基础同标号的混凝土回填，设置带补块的扩大基础。扩大基础基底地基若有软硬不均现象时。也可采取补块措施，将基础底顺桥向或横桥向较软基岩挖出。设置顺桥向或横桥向补块基础，如图1中某桥17#桥墩基础就是采用补块基础。

当采用补块基础时，应检算补块的基底应力，满足地基承载力的要求。本线桥粱墩台基础采用台阶式基础形式较少．但采用带补块的扩大基础结构形式应用较多，可以适当减少基坑上坡侧的开挖深度和开挖量，有利基坑边坡开挖稳定，并节约基础圬工量。采用补块基础时，基础补块部分基坑宜垂直开挖，基础补块宜与基础分开浇注。并在扩大基础底层增设一层钢筋网，以增强基础底层抗裂及不均匀沉降的性能，基础补块宽度与高度比不宜小于1．5。

当采用补块基础时，应检算补块的基底应力，满足地基承载力的要求。本线桥粱墩台基础采用台阶式基础形式较少．但采用带补块的扩大基础结构形式应用较多，可以适当减少基坑上坡侧的开挖深度和开挖量，有利基坑边坡开挖稳定，并节约基础圬工量。采用补块基础时，基础补块部分基坑宜垂直开挖，基础补块宜与基础分开浇注。并在扩大基础底层增设一层钢筋网，以增3．半边桩基础。半边桩基础是根据地形地质条件设置的界于扩大基础与桩基础之间一种基础形式，下列情况下可采用半边桩基础：1)对于岩溶地区墩台基础设计时，当墩台基础一侧位于完整基岩上，另一侧位于溶洞上时，可以采用半边扩大基础半边桩基础的结构形式。2)对于陡坡地段桥梁基础，当桥墩高度小于20米，采用扩大基础时，基础上坡侧大部分位于硬质基岩上，而下坡侧部分悬空，可采用半边桩础结构形式。在宜万线桥梁基础设计中。冷水桥特大桥、后坪2峁特大桥等位于横坡较陡的山坡上桥梁，桥墩基础设计中较多采用了半边桩基础。采用半边桩基础地基必须为软质岩或硬质岩的W2岩层，且地基基本容许承载力必须满足tro≥500kpa．位于扩大基础侧必须为完整的岩石地基，著为灰岩需探明基底是否有溶洞。半边桩基础受力较为复杂，需检算扩大基础侧基底的应力，并按桩基检算桩的受力及配筋。采用半边桩基础的承台板宜有大部分位于基岩上。且承台配筋宜适当加强，防止承台受力不均而产生开裂。在计算中，一般将扩大基础侧模拟为刚度较大的短桩进行计算。支承面应按其轴力N、承台转角∞计算基础角点应强基础底层抗裂及不均匀沉降的性能，基础补块宽度与高度比不宜小于1．5。

上式中。N为支承面轴力。F为支承面面积，C。为支承岩层的地基系数，a为支承面宽度，∞为承台转角。盯。、‰必须满足扩大基础的有关要求。对于斜坡上的墩台基础，采用半边桩可减少桩的根数．并抬高承台底的标高，减少承台基坑的开挖深度，可适当节省工程造价。横向陡坡地段桥墩若采用半边桩基础，扩大基础侧承台范围内基坑宜垂直开挖，并满灌混凝土，使承台与地基紧密连接，增大承台的侧向抗力，以增加桥墩的稳定性。

4．桩基础。桩基础是铁路桥梁基础运用最多的一种基础形式。铁路桥梁墩台基础一般采用混凝土灌注桩基础。根据桩基础受力形式可分为摩擦桩和柱桩。按桩基成孔形式可分为钻孔桩基础和挖孔桩基础。山区铁路在下列情况下一般采用桩基础：1)地基上部土层承载力较差，基岩埋置较深，若采用扩大基础，基坑开挖深度大于6米，一般宜考虑采用桩基础。2)当桥梁墩台位于陡坡顺层地段时，为避免基础施工造成大量开挖山体，基础一般设计为桩基础。并采取尽可能抬高承台底标高，可考虑采用高桩承台，但桥墩的纵横向线刚度必须满足设计要求。陡坡．卜桥墩桩基础，当桩身向山坡前方变位时(水平力指向坡外)，桩身外侧至山坡地面线水平净距小于3m者。桩身按自由长度计，当桩身向山坡后方变位时(水平力指向坡内)，自由长度应按地面线计。桩基计算应按两个方向上分别计算．取其不利者进行设计。3)桥梁基础一般不宜位于岩堆体上，位于岩堆体地段的桥梁基础一般设计成桩基础。且桩底需置于岩堆下的基岩中。并对岩堆体进行稳定分析，必要时可对岩堆体进行加固。4)对灰岩岩溶极其发育，并有多层溶洞时，需采用钻(挖)孔桩基础。

3．岩溶地段基础设计

宜万铁路地处鄂西、渝东山区，岩溶地质分布广泛，全线约有70％位于碳酸盐岩地层地带．岩溶地貌发育，溶洞、溶槽较多。对于岩溶地段的桥梁基础。应进行详尽的地址勘探，根据地质钻探及推断的地质资料进行分析，合理的选用基础的结构型式。岩溶地质地段桥梁基础设计一般应遵循以下原则：

1．在岩溶埋藏较浅无溶洞或局部有溶沟溶槽，下部已探明无溶洞时可采用扩大基础．并对基底以下溶沟溶槽采取换填片石混凝土或钢筋混凝土基础跨越溶沟溶槽等措施进行处理。此类地质条件的基础，基坑开挖到位后，若勘探时基底钻孔较少，应用风枪沿基础四角钻探4孔，孔深5m，以查明基底的岩溶发育情况，确保基底无大溶洞的可能。