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摘要：宝鸡至兰州客运专线铁路是我国在黄土地区修建时速250km的无砟轨道客运专线，在连通中西部地区有着重要的政治地位，同时也是中西部的经济纽带。湿陷性黄土是该线路遇到的主要特殊工程地质问题，如何做好湿陷性黄土基底的处理是黄土地区工程施工中的难点、热点问题，本文主要结合秦安制梁场的实例对大厚度湿陷性黄土地区梁场地基处理的施工技术进行研究。
关键词：湿陷性黄土；梁场；地基处理
1概述
秦安制梁场位置年平均气温11.3℃，极端最高温度37.9℃，极端最低温度-18.9℃，年平均降雨量448.8mm，年平均蒸发量1436.0mm，平均相对湿度66%。根据《秦安制梁场地质勘探报告》结果显示可知，秦安制梁场所在阶地土层厚度约15～20m，为自重湿陷性黄土。如何处理如此深厚的湿陷性黄土地基，成为困扰黄土地区梁场基底施工的一个突出难题。
2湿陷性黄土地基处理的准备工作
按规划设计，秦安制梁场内的存梁台座以及提梁机变向通荷载较大，仅提梁机就重达900吨，设计地基承载力要求为180kPa。为保证对湿陷性黄土做出合理的处理方法，采用梁场独立坐标系统和绝对高程体系对梁场范围内各功能区坐标位置进行岩土勘察，通过岩土勘察为下一步施工提供必需的岩土工程技术参数，从而判别场地地基土的失陷类型、等级。
3湿陷性黄土种类的判定
秦安制梁场共布置勘探点16个，其中钻孔12个，探井4眼。控制性勘探孔孔深20m左右，一般性钻孔深度12m左右，探井开挖深度15m。探井土样经室内土工试验结果表明，场地内地基土现状为非湿陷性土，主要原因为地基土系饱和黄土。按当地建筑经验，场地内饱和黄土系未压密黄土，其湿陷性仅是在饱和状态下消失，一旦失水，其湿陷性会立即恢复。
4地基处理方案比选
目前针对湿陷性黄土处理的方法有垫层法、强夯法、挤密法、预浸水法、桩基础、化学加固法等，根据本梁场施工所处的地理环境，地基处理按照实际情况选定处理方式。
4.1存梁台座地基处理方案
对制梁台座、存梁台座首先必须考虑提高地基土的承载力和降低地基土的含水量，石灰桩采用0.9m的桩距，桩呈梅花形布置，桩径400mm，有效桩长8.0m，实际处理深度达到自然地面下9m左右。
处理后复合地基承载力值：
fspk=λmRa/Ap+β（1-m）fsk=0.80×0.179×100÷0.1257+1.05×0.821×100=200.2KPa
λ为单桩承载力发挥系数，取0.8，无论是承载力还是沉降变形量均能满足要求，桩顶和基础之间设置400mm厚的褥垫层并外扩1m，增设扩大基础，减少不均匀沉降。
4.2提梁及转向通道地基处理方案
对提梁通道及转向通道，对1～3号通道选用三七灰土进行换填400cm，再浇筑C30混凝土30cm。通过实践证明，经过回填压实处理的黄土地基湿陷性速率和湿陷量大大减小，一般素土垫层的湿陷量减少为1-3cm，灰土垫层的湿陷量往往小于1cm，现场通过重力触探实验测得承载力达到180KPa。对4～5号通道清表深度40cm，清除表层耕植土、树根及其他杂物，选用50cm水泥稳定碎石层，碾压标准达到95%压实效果，表面无明显轮迹。
在通道施工结束后，梁场和运架设备厂家一起进行运梁车空载运行型式试验，在双方确认通道安全，长度、宽度满足安全施工要求后才进行重载施工。施工过程中对路面沉降的检查及监控统计如下表：
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表4-1路面沉降的检查及监控统计表
通过数据观察发现，1～3号通道沉降在四周后趋于稳定，且不大于10mm；4～5号通道沉降在不断增加。通过数据分析得出是由于下雨后雨水渗入对沉降造成显著影响，从而总结出黄土地区运梁通道施工选用底层灰土换填，表层混凝土硬化的施工方案更优。
4.3地基表面防水
由于湿陷性黄土上的建筑物对防排水的特殊要求，故全场对混凝土硬化表面进行防水。存梁台座周边2m全部进行混凝土硬化，其标准为0.95m振动碾压夯实三七灰土顶面上浇筑15cm厚C20混凝土；制梁区采用整体场地硬化，标准是0.8m振动碾压夯实三七灰土顶面上浇筑30cm厚C20混凝土。梁场内外做好排水截水工作，减少场内积水，防止水渗透进入地基引起地基在外荷载下的失陷沉降和地基不均匀沉降变形。
5受力计算
5.1存梁台座受力计算
根据施工实际情况，梁场需双层存梁，每个存梁台座承受存梁竖向荷载为7376KN，桥梁支座支点距中线（横向）4600/2=2300=2.3m，梁高中心2.647 m，纵向支点距距梁端0.55m，32米预制梁重：w=283.7×2.6=737.6t，双层存梁时，每侧台座承受梁部荷载为ｗ＝737.6ｔ，存梁台座每个支撑垫石顶上作用的支座反力为368.8ｔ，图5-1为存梁台座受力图：
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图5-1存梁台座受力图
5.1.1台座基础设计
由于原地貌表面高程起伏大，平整后场坪高程为1274.95m，根据场地纵断面表明，存梁台座基底位于粉质黏土层上，地基基本承载力为160KPa，存梁台座采用明挖扩大基础。
5.1.1.1采用双层基础
基础尺寸如图5-2所示底层基础尺寸为3.4×9.2m，基础体积为31.28m3，支撑垫石体积为0.78m3。
扩大基础底面积A1=3.4×9.2=31.28m2 活动垫石基础面积A2=1.8×2.6=4.68m2
活动垫石顶面面积A3=0.65×1.2=0.78m2
扩大基础及活动垫石体积为：
V1=31.28×0.7=21.9m3 V2=4.68×0.5×2=4.68m3 V3=0.78×0.5×2=0.78m3
基础C30混凝土：V=V1+V2+V3=21.9+4.68+0.78=27.36m3，基础重量：W=V×24=27.36×24=656.64KN。
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图5-2存梁台座受力图示
5.1.1.2地基容许承载力计算
基底位于石灰桩基复合地基土层上，地基基础承载力不小于σ0=200.2KPa。
地基容许承载力根据公式：
[σ]=σ0+ηbγ（b-3）+ηdγm（d-0.5）
故b=3.4m d=0.7m ηb、ηd=19 σ0=180KPa γ、γm=2.0
[σ]=200.2+2.0×19×（3.4-3）+2.0×19×（0.7-0.5）=200.2+22.8 =223KPa
按施工荷载考虑，地基容许承载力提高系数为1.3
1.3[σ]=223×1.3=289.9KPa
5.1.1.3基底应力计算
基础自重：W基=656.6KN
襟边土重：W土=0.7×（0.2×2×9.2+3.8×0.2×2）×17=61.88KN
梁重（按双层存梁设计）：W梁=7376KN
基底总重量：W=W基+W土+W梁=656.6+61.88+7376=8094.48KN，
作用在存梁台上的其他力：
运梁通道运梁车对存梁台产生的土压力，按H1=100KN集中力计算，作用在基底以上1.0m位置。
换算基底时：
H1=100KN M1=100×1=100KN m
梁在台上进行张拉后，对台底产生水平作用力，按H2=50KN集中力考虑，作用在垫石顶面，换算到基底时：
H2=50KN M2=50x2.4=120KN m
基底中心外力组合：
W=8094.48KN
H=H1+H2=100+50=150KN M=m1+m2=100+120=220KN m
基底压力：
σmax=
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σmin=
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截面模量：
W=
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bL2=
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×9.2×3.42=17.73
基底设计应力：
σmax=
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=258.77+12.41=271.18kPa≌1.3 [σ]=260.26KPa
σmin=
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=258.77-12.41=246.26kPa<1.3[σ]=260.6KPa
基底置于饱和黄土土层，考虑提高后的复合地基容许承载力1.3[σ]=260.26KPa，与计算基底最大压应力σmax=271.18KPa比较，大于4.2%，满足要求。
6结束语
梁场建设是关乎工程质量及进度的重要环节。本文通过对湿陷性黄土地段梁场地基处理不同方案的对比分析，优化湿陷性黄土地段地基处理的施工组织设计和工艺，使秦安制梁场湿陷性黄土地基处理方法不仅满足了设计要求，更是确保了其合理性和经济性，对类似地质条件的地基处理具有较好的指导和借鉴意义。
参考文献：
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