叶稳新
深圳广铁土木工程有限公司 广东深圳 518020
摘要：在既有铁路范围内周边环境复杂、场地条件、作业空间受限的条件下进行现浇框架施工，利用钢立柱自有的特性，提出了利用钢立柱代替挖孔桩桩身钢筋砼基础进行复杂环境下的施工方法，既减少了对框架骨架钢筋的伤害，又避免了凿除大量的桩身钢筋砼，在确保施工安全和施工质量的前提下，较大的缩短了施工工期。
关键词：框架桥 钢立柱 挖孔桩 基础
一、采用钢立柱代替挖孔桩桩身钢筋砼简况：
某下穿铁路现浇框架项目，因现场条件限制，需对既有铁路进行扣轨架空，待完成铁路架空后在铁路下方开挖框架基坑，再进行现浇框架施工，铁路架空加固扣轨梁基础均采用挖孔桩。设计在箱型桥中线上有线路架空加固扣轨梁基础的挖孔桩，且在框架涵浇注时由于受到挖孔桩的影响，无法一次性浇筑完成，因此，需要在框架涵浇注施工完毕后，待混凝土达到设计强度后，拆除扣轨纵横梁，然后再凿出桩头，重新连接框架内的钢筋，再浇注混凝土，考虑到后期扣轨梁跨中的桩基础需凿除桩身钢筋砼的工作量较大、工期要求紧以及对框架涵钢筋伤害面积较大，不利于框架结构的完整性。考虑到以上因素，该项目在桩基础施工过程中采用钢立柱代替挖孔桩桩身钢筋砼。
二、挖孔桩内钢立柱的设置
当时拟每个桩孔内各采用2根Φ400mm的钢立柱代替跨中钢筋砼桩身形式进行实施。根据挖孔桩设计桩长，每根钢立柱长度均为10.5m。其中每根钢立柱以框架底为基线以下2m的柱体均采用砼锚固。每个桩孔内的两根立柱间采用[10槽钢剪刀撑相连，在两根柱顶法兰盘上采10mm钢板焊接成一平面。
采用钢圆柱的尺寸及有关参数：
D=0.4cm(直径) d=1cm(壁厚) A=122.522cm2 Ix=23309.832cm4 Wx=1165.5cm3 Ip= 46619.664cm4 Wt=2330.983cm3
三、钢立柱基础的受力检算
扣轨梁跨中桩孔内拟采用2根Φ400mm的钢立柱，每根柱顶摆设一片扣轨纵梁（纵梁为H500×500型钢），受力跨度为10m；㈠、单根柱受荷载统计为：
1、列车动载计算：按每根立柱只承受单向列车通过时的动荷载情形考虑：
①、在慢行45km/h情况下列车的冲击系数：
1+μ=1+[28/（40+L）]×45÷60=1.42
②、L=10m时，列车中—活载的换算均布荷载为（查铁路桥涵设计规范附表）为：141.3KN/m
③、列车通过时动荷载为：10m×141.3KN/m×1.42=2007KN
因此，每根立柱受列车动载为：2007KN/4根=502KN
2、静载计算：
①、轨排荷载：60kg/m×20m+18根枕木×500kg/根=10200kg=102KN
②、横梁荷载：18片×65kg/m×6m/片=7020kg=70.2 KN
③、纵梁荷载：12t=120KN
因此，每根立柱受列车静载为：（102+70+120）KN/2根=146KN
3、每根立柱承受的荷载为：502KN+146KN=648KN=65t
㈡、钢圆柱受压检算：
受压检算示意图：
立柱长细比为： λ=L/r=850cm/13.79=62
③查表得立柱轴心受压稳定系数φ=0.875，立柱压应为105Mpa＜[200 Mpa] ×0.875=175 Mpa。由上计算可知，在钢圆柱受压的情况下，钢管柱受到压应力小于允许应力，强度及稳定性满足受压要求。
㈢、钢圆柱偏心受压检算：
当火车由一侧经过时将出现钢圆柱偏心受压情形，为了减小立柱的偏心受压，在立柱法兰盘上安装支座板（支座板覆盖圆柱），偏心受压如下图所示：
1、判断立柱受压偏心属大小偏心情况：
①、换算截面积A0=π（R2-r2）=π（202-192）=123cm
②、换算截面积对其重心的惯性矩：
I0=π/4（R4-r4）=π/4（204-194）=23310cm4
④、换算截面对其重心轴至受压较大边缘的距离：y=R=20cm
⑤、核心距计算：k= I0/ A0y=23310/（123×20）=9.5cm
根据支座受压设置位置（如图）可见，受力点距重心轴的距离e＜k，属小轴心受压小偏心形式。
2、立柱受压偏心检算：
σ=N/A0+M/W=(65000kg/61.5)+(65000kg×9cm)/ 1165.5cm3
=1559KG/CM2=156Mpa＜[200 Mpa] ×0.875=175 Mpa
由上计算可得，钢管在出现偏心受压情况下时，受拉一侧满足受力要求！
四、钢立柱基础开挖过程中的体系联接
在框架基坑分层开挖过程中，开挖深度为8.5m，共分层4层，开挖步骤2m为一层，边开挖边立钢品架喷锚加锚索加固方式进行基坑支护。在第一层开挖到位后，采用2片相夹［16槽钢进行相邻两立柱基础间的第一道上横向联接，待第三层土体开挖完成后，同样采用［16槽钢进行相邻两立柱间的第二道剪刀撑及下横向联接，使相邻两立柱基础在基坑开挖至设计标高前形成纵向的固定铰支体系结构。
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五、钢立柱基础框架骨架钢筋的连接及洞口闭环处理
在确保施工安全和进度情况下，采用钢立柱替代挖孔桩钢筋砼桩身其中一个主要的原因是考虑减少对框架骨架钢筋的伤害，尽量使钢筋穿过钢立主，对钢立柱影响骨架钢筋部位范围内进行加强处理，先采用半圆型钢板将钢立柱包裹，再骨架穿过位置钻孔通过，在框架立柱位置孔洞周边加设加强筋处理。立柱位置孔洞砼在线路加固扣轨梁拆除，切割钢立柱后采取微澎胀砼后浇。
项目从实施到完成，证明了采用钢立柱代替挖孔桩桩身钢筋砼作为线路加固扣轨基础是可行的，经统计，无论是对经济效益还是框架涵的施工质量都是有保证的。
六、结束语
目前相关下穿铁路施工技术和整体质量越来越好，但是还是会存在一定的问题，如果施工问题无法解决最终会影响整个工程的施工质量。为了能够提升工程质量、进度和对铁路行车安全影响，发现其存在许多不足，需要有针对性地施工分析和采取相关措施对其进行改善。
参考文献:
1、TB10002.1-2005，《铁路桥涵设计规范》
2、TB10002.5-2005，《铁路桥涵地基和基础设计规范》
3、GB50017-2003，《钢结构设计规范》
4、TZ 203-2008，《客货共线铁路桥涵工程施工技术指南》
论文作者:叶稳新
论文发表刊物:《防护工程》2018年第24期
论文发表时间:2018/11/30
标签：立柱论文; 钢筋论文; 框架论文; 荷载论文; 偏心论文; 铁路论文; 基础论文; 《防护工程》2018年第24期论文;