武广客运专线八公分特大桥跨谷孔毕业设计

1、 .PAGE83 / NUMPAGES95毕业论文（设计）任务书毕业论文（设计）题目：武广客运专线八公分特大桥跨谷孔设计 题目类型1 题目来源2毕业论文（设计）时间从 2008.2.25 至 2008.6.13 1毕业论文（设计）容要求：(1) 设计容 1) 拟定桥式方案,并对方案加以论述； 2) 跨谷孔桥墩与岩溶桩基础结构设计； 3) 台桥台与基础结构设计； 4) 桥墩或基础设计程序编制； 5) 岩溶桩基础方案优化； 6) 提出岩溶桩基础施工方案和施工注意事项。(2) 提交的设计文件 1) 设计说明书(附外文提要、文件目录、参考资料)； 2) 设计计算书(附电算程序)； 3) 设计图纸(附工

2、程数量)： 全桥布置图； 桥墩与基础设计图； 桥台与基础设计图；(3) 设计资料 1) 桥址概况 八公分特大桥位于省市高亭司，其中有机耕路与混凝土路面的村道连通省道，交通较为方便，该桥跨越一水沟，宽约58m，深13m，水深0.51.0m。 2) 线路资料 本桥位于直线、坡道上，双线线间距5.0m，按国家客运专线标准设计，坡道坡率G6.8，在DK1825+000处的标高为174.082m。 3) 水文资料 谷间小河，水量大，随季节变化。 4) 气象资料 设计风速：45m/s。 5) 地质与河床断面资料河床断面与地质剖面图见附图。岩土物理力学参数见下表。 地层代号岩 土层 号岩土名称岩土状态岩土力

3、学参数的建议取值C饱和抗压强度基 本承载力(kPa)( )（MPa)(kPa)Q4pl+dl（1）2粉质黏土硬塑-150（1）3粉质黏土软塑36.6610.87-80（1）4角砾土松散-180Q4el+dl（1）5粉质黏土硬塑59.0716.6-180C2+3（2）1灰岩弱风化-34.841000场地不良地质、特殊地质评价 本场区属浅覆盖型岩溶区，灰岩埋深018.2m，岩面位置两侧桥台略低，谷地略高，钻探揭露溶洞埋深2.5026.4m，顶板标高142.71165.02m，洞高0.2017.8m，大小各异，局部呈串珠状发育，根据钻探分析，场区岩溶形态主要表现为充填、半充填或未充填的溶洞，充填物主

4、要为软、流塑状粉质黏土、黏土，含少量灰岩碎块或砂类土，多数为无充填溶洞。 桥地区基岩面起伏较大，部份溶洞顶板薄，由于地下水活动携带覆盖土流失形成土洞，如加上外力诱发，易引起地面塌陷。 6）水文地质 地下水的主要有松散岩类孔隙水和碳酸盐岩类岩溶水，根据地下水样的分析结果，地下水属HCO3Ca2+型水，根据铁路混凝土与砌体工程施工规（TB102101-2001 J118-2001）的侵蚀性的评价标准判断：地下水与地表水对混凝土无侵蚀性。 8) 建筑材料 砂、石料附近有产地； 水泥、钢材和木料等，可根据需要供应。 9) 其它 地震：该地区为轻微震区。地震基本烈度为六度。 机具设备：拥有直径0.8m、

5、1.0m、1.25m、1.5m等各类冲击、旋转造孔机具，和直径1.25m以上的冲抓钻机、震动沉桩设备，以与空压机、空气吸泥机和其它常用施工机具等。 交通与电力供应：两桥址公路、铁路交通方便，电力供应充足。1题目类型： = 1 * GB3 理论研究 = 2 * GB3 实验研究 = 3 * GB3 工程设计 = 4 * GB3 工程技术研究 = 5 * GB3 软件开发2题目来源： = 1 * GB3 教师科研题 = 2 * GB3 生产实际题 = 3 * GB3 模拟或虚构题 = 4 * GB3 学生自选题2主要参考资料客运专线无碴轨道铁路设计指南（报批稿）.2005,7. 铁路桥涵设计基本规

6、(TB10002.1-2005). 铁路桥涵地基和基础设计规(TB10002.5-2005). 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规(TB10002.3-2005). 客运专线桥梁设计组设计参考补充资料. 铁路工程设计技术手册地基基础, :中国铁道. 王承礼,徐名枢.铁路桥梁.:中国铁道,1990年. 胡人礼.桥梁桩基设计.:中国铁道,1976年. 黄中策.铁路桥梁钻(挖)孔灌注桩基础设计与施工. 1986年. 何广汉等. 铁路钢筋混凝土桥(上、下册).:中国铁道,1981. 客运专线设计图集. 桥台标准图. 桥墩标准图. 铁道部铁道工程预算定额第一、八册. 中国铁道. LANK.LEE

7、/WWEKS. Geotechnical Engineering,1983. Joesph E.Bowles. Foundation Analysis and Design,1985. 中南大学. 毕业论文（设计）工作手册. 2007.3. 铁道第四勘测. 软土地基路桥设计参数试验项目桥梁试验实施细则. . 2003.3 中南大学铁道学院. 软土地基路桥设计参数试验项目既有铁路桥墩桩基础基顶动力测试研究报告. 2003.3. 丽敏,何群. 群桩基础力与变位计算分析.1999.6 克钏,罗书学. 基础工程. :中国铁道,2000.12. 桩基工程手册编写委员会. 桩基工程手册. :出社. 199

8、5.9.3毕业论文（设计）进度安排阶段阶 段 容起止时间桥式方案拟定(1.0周)收集资料、文献阅读2.253.01桥式方案拟定手算阶段(4.0周)外文翻译3.023.05桥墩与基础设计计算3.063.22桥台与基础设计计算3.233.29电算阶段(3.0周)桥墩或基础设计计算程序编制3.304.12程序调试与验证4.134.19方案比选阶段(1.0周)方案比选与推荐4.204.26实习阶段(3.0周)毕业实习4.275.17综合提高阶段(4.0周)文整、绘图5.186.07交流、提高、答辩6.086.14注：设计计算书随设计进程整理；毕业实习的具体实习时间根据现场联系情况可进行适当调整。指导老

9、师（签名） 时间：教研室（所）主任（签名） 时间：主管院长（签名） 时间：毕业设计指导书1 前言毕业设计是教学计划中最后一个重要环节，也是对学生进行工程师基本训练的最重要的一个环节。每个学生都必须以严肃认真的态度，充分发挥创意性，独立地进行毕业设计。一、毕业设计的目的1.巩固学生几年来所学的主要基础理论的专业知识；2.培养学生综合运用所学知识，解决工程实际问题的能力；3.树立学生正确的设计思想、政策观点，发挥理论联系实际的工作作风，增强工作责任感；4.培养学生阅读和使用工具书、参考书的能力；5.初步熟悉有关的设计和施工技术规；6.充分运算、绘图与文字表达能力。二、毕业设计注意事项1.首先要明确

10、设计任务，在熟悉原始资料、已有条件和具体要求之后，拟出详细的设计进度计划；2.根据我国现行的铁路桥涵设计规和下发的客运专线铁路桥梁设计资料进行设计，应注意其设计说明，了解其设计原则与意图，以便正确选用；3.按照任务书给定的条件，考虑设计中的技术问题，并提出技术措施。4.设计文件应采用一般惯用的形式和规格；5.提交的毕业设计应符合中南大学毕业论文（设计）工作手册要求；6.设计时，在参照其它文件和资料时，应采用分析吸取的态度，不要盲目抄袭；7.应抓紧时间，按时、按质、独立完成。三、毕业设计步骤和方法学生在进行毕业设计之前，必须认真地研究任务书与指标书，明确自己所做设计的容、要求和步骤； 1.阅读有

11、关文献和参考资料，了解目前武广客运专线的主要结构型式、主要的技术经济特征、使用条件和设计计算理论，为设计做好准备；2.根据已有的资料和要求，拟定桥式方案，并附主要的图、文说明之；进行台和基础结构的设计和计算，并附主要的图、文说明之；3.文整、绘图；4.交流提高；5.准备答辩提纲和评、阅卷；6.答辩。2 拟定桥式方案一、桥位和桥式方案的拟定容包括：1.确定桥位（里程）；2.确定桥长（起止里程）和高度（标高），并分跨；除了注意满足水文计算要求以外，还应考虑地形地貌和施工条件、将来河道的通航以与与两岸公路交通的立体交叉要求等。3.选择经济合理的桥跨类型；4.选择桥墩和基础的类型与施工方案；5.选择桥

12、台和基础的类型与施工方案；6.软弱地基加固处理的意见。二、方案比较与推荐1.进行桥式方案布置（采用标准梁）；2.提交桥式方案布置图；3.进行桥式方案比选。三、按标准方案进行施工设计毕业设计中，同学拟出的方案可由指导教师审查，并按教师建议的方案进行设计。3 墩、台与其基础的结构设计与计算一、桥墩与其基础尺寸的拟定二、桥台与其基础尺寸的拟定三、支座类型与其布置；四、桥墩的计算1.荷载计算；2.墩身截面的偏心检算3.墩身截面的压应力检算；4.墩身纵向弯曲稳定性检算5.桥墩本身的弹性变形计算（用于检算墩顶水平位移）。五、桥台的计算1.荷载计算2.台身截面的强度和偏心检算；3.台顶水平位移检算；必要时，

13、进行其它有关容检算。六、墩、台基础的设计计算1.钻孔灌注桩基础 基桩的力和变位计算（用“m”法） 单桩轴向承载力检算； 单桩配筋与其计算； 基桩裂缝宽度的检算 群桩基础承载力检算 墩顶水平位移检算必要时，进行桩侧土的横向抗力、桩基沉降和软弱下卧层检算。2.管柱基础 管柱基础的力和变位计算（用“m”法） 单桩轴向承载力检算； 管柱钻岩深度的计算； 管柱截面强度计算 ：按稳定性检算 按材料强度检算 裂缝计算 柱群基础的承载力检算 墩顶水平位移检算 管柱在起吊时的受力计算； 管柱在震动下沉时的受力计算 ：振动荷载计算 管壁强度与抗裂性计算 管柱截面变形计算 吸泥下沉时，管柱的受力计算（管壁强度计算）

14、；必要时，进行其它最不利受力检算。3.承台座板强度检算 单根桩、柱对承台的直接剪力检算； 悬臂段桩、柱对承台的主拉应力检算； 承台受弯强度检算。4.浅基础 地基承载力检算； 地基承载力计算； 基底偏心检算； 基础倾覆和滑动稳定检算；4 桥墩或基础优化设计一、编制桥墩或基础的计算程序；二、核对电算、手动结果，确保所编程序的正确性；三、利用所编程序，对设计方案进行优化。5 岩溶桩基工作性状研究每个同学根据自己的兴趣特长，选做以下容，也可自己拟定相关容，报请知道老师批准。溶洞大小、分布形式、空间位置对基桩和桩基工作性状的影响。溶洞大小、填充情况对基桩稳定性的影响。不同施工方案（如全套管施工和抛填片石

15、）的对比分析。岩溶注浆的可行性分析。6 设计文件的编制毕业设计文件包括设计说明书、设计计算书和设计图。一、说明书容包括对设计过程的简要说明，引用资料和设计方法的必要说明和理论分析，随着设计过程，应陆续写出说明书的初稿，以免积压和遗漏。说明书要写的全面、扼要、系统、连贯，每个章节要紧紧地围绕设计主题，互相呼应，并有充分的说服力。说明书的文字要简练流畅，不要抄写书本或规中冗长的原文。设计中所采用的特殊技术标准和数字，应注明来源（包括书刊名称、作者、出版单位、出版时间与页码）二、计算书计算书要求正确无误，尽量利用表格计算。示意图和插图要工整、清晰。图表要统一编号。三、设计图设计图的图幅、图式、图例与

16、比例尺等，应符合有关部门规定的标准。设计文件按下列次序装订成册；封面，外文提要，目录，任务书，说明书，计算书，参考文献表，封底。并将全都页次顺序编号。目录中应列明说明书、计算书个章节的题目与页次，并附设计图的目录。参考文献应列明文献名称、作（译）者，出版单位与日期，标注格式详见参考资料。目 录中英文摘要1绪论4第1章 方案比选61.1 文献资料阅读整理61.2 拟定方案10 1.3 方案比选与推荐101.4 设计说明11第2章 2#墩设计与计算132.1 基本设计资料132.2 尺寸初步拟定13 2.3 设计荷载142.4 墩身检算18第3章 2#墩桩基础设计检算243.1 设计资料243.2

17、 设计荷载243.3 设计计算24第4章 桥台设计与计算374.1 桥台形式与尺寸拟定374.2 桥台受力计算384.3 基底截面检算454.4 扩大基础设计计算47第5章 2#墩电算检算515.1 编制程序的意义与容515.2 程序验证51结束语57致58参考文献59附录：编程检算单桩承载力源程序60附录：（1）外文文献原文71（2）外文文献译文77设计图纸（7幅）（1）2#桥墩顶帽与托盘详图（2）2#桥墩顶帽与托盘配筋图（3）2#桥墩桩基础详图（4）2#桥墩桩基础配筋图（5）2#桥墩总图（6）0#桥台总图（7）全桥布置图摘 要本设计是根据铁路桥涵设计基本规（TB10002.1-2005），

18、铁路桥涵地基与基础设计规（TB10002.5-2005），客运专线无砟轨道铁路设计指南（报批稿），并结合武广客专的新技术进行的。设计容包括两部分：第一部分为设计计算书，包括桥式方案比选、桥墩与基础设计、桥台与基础设计、基础优化等；第二部分为附录，包括源程序、程序运行结果以与英文翻译等。拟定桥式方案为：932.7m等跨简支梁桥，全长294.3m。采用预应力混凝土箱型预制梁。桥墩采用矩形重力式桥墩；桥台采用双T台并置；基础分别采用钻孔灌注端承桩和明挖扩大浅基础。桥址区岩溶地质发育，先采用抛填片石或灌浆的方法将其填充，再使用钻孔灌注端承桩穿过岩溶区段，以加大安全系数。设计中，桥墩与基础设计分别采用手

19、算与电算两种方式进行，编制了桥墩和基础的设计计算程序。在验证程序设计正确后，利用该程序对基础进行了优化设计，并得到了一些有益的结论。在本次设计中，了解了客运专线的新技术，以与岩溶地区桩基础的一般处理方法，最重要的是学会了编制程序来解决一些实际问题。关键词：铁路桥；岩溶桩基；桥墩；桥台；设计AbstractThis design is based on Fundamental code for design on railway bridge and culvert(TB10002.1-2005),Code for design on subsoil and foundation of rail

20、way bridge and culvert(TB10002.5-2005),Ballastless track design guide for passenger dedicated railway(a draft to be approved),and also include some new technique used in the special line for passenger transport from Wuhan to Guangzhou. Two parts are involved. Oneis the main body of the calculations

21、including the choosing of the bridge schemes,the designs of the piers with their groundworks,the designs of the abutments with their fondations,the optimizing of the scheme etc. The other part is the appendix,showing the soruce program with the result run and translation of the English literature. T

22、he bridge scheme is 932.7m with total length 294.3m. All beams are prestressed concrete box girders,with rectangle-shape entity pier and double appositional T-shape abutment. The foundation of the piers and abutments are different,the former are drilling and for the pile-reperfusion,while the latter

23、 are excavated widen shallow foundation. The location of the bridge has developed caverns.the solution is that firstly filling it with slice rock or grouting,and then drilling though it with piles,so as to increase the safe factor.In the design,the count is realized in two ways,one is hand calculati

24、ng and the other is operated by the program. Program is written for pier and foundation design. After validating the exactitude of the program,optimizing the foundation is done. And some useful conclusion comes out during this period. In this design,I not only acquainted myself with some new techniq

25、ue in the special railway line for passenger transport and the common dispose of the pile foundation in the cavern area,but also learned how to program to solve some practical problem.Key words: railway bridge; pile foundation above caverns; pier; abutment; design绪 论 本设计为武广客运专线八公分大桥设计，桥址起止里程为DK1825+

26、104.97DK1825+399.27，全长294.3m。桥址地区岩溶地质发育，需要进行相关处理。本设计原始资料来源于指导老师研究课题。要求对全桥进行施工图设计，包括桥跨布置，桥梁墩台设计检算，墩台基础的设计检算，并编制相关程序，对桥墩和基础的方案进行优化。由于武广客运专线行车速度较高，采用全封闭行车模式，线路平纵面参数限制严格，要求轨道具有较高平顺性。桥梁的主要功能是为高速列车提供平顺、稳定的桥上线路，确保运营安全和乘坐舒适。高速铁路桥梁应具备的性能为：足够大的竖向刚度、横向刚度和抗扭刚度；桥梁墩台应具有足够大的纵向刚度。例如：以往的铁路桥梁一般限制墩顶纵向位移在客运专线设计中是不足的，故根

27、据客运专线无砟轨道铁路设计指南（报批稿）规定，简支梁桥设计中改为限制桥墩的最小水平刚度的方法控制设计。设计的基本资料中，包括了设计线路的基本地形地质情况，线路技术标准，纵断面图，各土层参数，代表性断面。这些资料为设计任务的顺利完成提供了基本的技术条件。在设计中，桥墩与桥墩基础的设计分别采用手算与电算两种方式进行，利用FORTRAN编制了桥墩与其桩基础的设计检算程序，桥台由于采用扩大基础，不另行编程。在通过对比手算与电算结果后，确认程序设计的正确性，并利用该程序对桩基础进行了优化设计，然后利用该程序对全桥的桥墩与其基础进行了设计检算。设计的基本步骤为：1、明确设计任务，熟悉原始资料，阅读并整理了

28、一些文献和参考资料，了解了目前桥梁、墩台、基础，尤其是岩溶地区桩基础的主要结构形式、主要技术经济特征、适用条件、设计计算理论和施工方法与问题处理，为设计作好前期准备；2、根据已有的资料和要求，拟定桥式方案，进行墩台与其基础结构的设计检算；3、编制桥墩与其基础的电算程序，电算和手算的结果对比以验证程序的正确性；4、利用编制的程序对桥墩与其基础进行优化设计，并籍此对桩长、桩径和桩间距对设计的影响进行了探讨；5、绘制设计图纸，包括全桥布置图、桥墩与其基础设计图和桥台设计图。通过本次设计，巩固了大学四年来所学的主要基础理论和专业知识，尤其是有关桥梁和基础方面的相关容。培养了自己运用所学知识，解决工程实

29、际问题的能力。提升了阅读和使用工具书的能力。初步熟悉了有关设计和施工的技术规，尤其是客运专线采用的新的技术要求。提高了运算、绘图和文字表达能力。了解了在工程实际中，岩溶地区桩基础的设计施工常用方法，以与实际问题的解决方案。第1章 方案比选1.1文献资料阅读整理本次设计过程中，通过查阅资料，了解到了很多岩溶方面知识，以与在岩溶地区进行桩基础施工的方法和措施，现将其整理如下：1.1.1溶洞处理溶洞处理总的来说分为钻孔桩施工之前的预先处理和钻孔桩施工过程中处理。分析桩位处溶洞的分布、大小、类型、走向和地下水位特征，结合周边相关单位对溶洞处理采取的方法，溶洞处理采取以下4种方法：压力灌注水泥浆，适宜洞

30、高小于4m的有填充物溶洞；压力灌注水泥砂浆，适宜洞高小于2m的有填充物溶洞；灌注C15混凝土，适宜洞高小于4m的无填物溶洞；钢护筒跟进法进，适宜洞高大于4m的溶洞或上下串珠状溶洞；钻孔桩钻孔过程中抛填片石和粘土反复冲孔法，适宜洞高小于2m的溶洞或预先处理。1.1.2灌注水泥砂浆工艺将直径70mm钢管插入下层溶洞，水泥砂浆在水泥浆拌合机中搅拌，按顺序在水泥浆拌合机中投砂子、水泥和水，开动拌合机搅拌3min；然后将搅拌好的水泥砂浆放入储浆池中，开启高压砂浆泵将水泥砂浆从储浆池过钢管压入溶洞；为防止洞高压阻止灌水泥砂浆，利用邻近的地质钻孔作为减压孔。为防止浆液流失太远造成浪费，采用间歇注浆方式，间歇

31、时间4h，并在浆液中掺水泥量1%2%的水玻璃速凝剂，使得先注入的浆液与填充物初步达到胶结后再注浆，循环注浆多次，直至达到规定最小注浆量和注浆压力控制值为止。灌注时先灌注下层溶洞，后灌注上层溶洞。利用相邻钻孔观察溶洞水泥砂浆的充填情况。砂浆灌注过程中，现场技术人员与时填写灌注记录表，以确定灌注量和耗时。水泥砂浆配合比(重量比)：水：水泥：砂=1.0：0.8：0.3，配合比可根据实际具体情况适当调整，通过试验确定最佳配合比。注水泥砂浆的终止条件：单个溶洞水泥砂浆压入总量预估溶洞水泥砂浆压入总量时停止注浆；终压力0.6MPa。效果检验：在钻孔桩边缘0.5m处钻一个取芯孔，通过芯样直观判断水泥砂浆灌注

32、的效果。1.1.3灌注混凝土工艺在桩位中心处钻一个直径200mm的大孔，将直径150mm的钢管插入至溶洞底，从溶洞底向上分层灌注C15号快凝性素混凝土，每方混凝土材料用量（重量比）：水泥：砂：碎石（5mm20mm）：水=280：700：1240：230，并适当加入速凝剂，将混凝土初凝时间控制在1h，混凝土坍落度控制在22cm25cm，保证混凝土高流动性。在灌注混凝土的过程中，每次提升钢管0.5m，间歇式灌注，间歇时间应根据试验确定，既要确保溶洞的加固半径又要节约材料。为防止洞高压阻止灌混凝土，利用邻近的地质钻孔作为减压孔。效果检验：在距离孔壁0.5m处钻芯取样，通过实物直观判定溶洞处理效果。1

33、.1.4压注水泥砂浆工艺利用已有的地质钻孔压注水泥浆。溶洞注浆设备采用UBJ1.8高压注浆泵，水泥采用P32.5R级普通硅酸盐水泥。注浆管直径70mm，溶洞注浆工艺如下：按顺序在泥浆拌合机中投入水和水泥，开动拌合机搅拌3min，然后将搅拌好的水泥砂浆放入储浆池中，开启UBJ1.8高压注浆泵将水泥浆从储浆池过钢管压入溶洞。为防止洞高压阻止压浆进入，利用邻近的地质钻孔作为减压孔；为防止浆液流失太远造成浪费，采用间歇注浆方式，间歇时间4h，使得先注入的浆液与填充物初步达到胶结后再注浆，循环注浆多次，直至达到规定最小注浆量和注浆压力控制值为止。注浆管采用单花管，一端封闭，单头花管段长度为100cm，孔

34、眼直径10mm，间距20cm，梅花形布置。 当顶部返浆后，上拔注浆钻杆，直至结束。注浆主要技术参数如下：注浆压力：0.2MPa0.3MPa注浆流量：15L/min20L/min浆液配比（重量比）：水：水泥：水玻璃 =1.00.80.008浆液配合比可根据实际情况适当调整，通过试验确定最佳配合比。终止条件：水泥浆压入总量预估溶洞水泥浆压入总量时停止注浆；终压力0.3MPa。效果检验：同“水泥砂浆灌注方法”的检验。1.1.5护筒跟进工艺对高度大于4m的溶洞采用护筒跟进法施工，钢护筒壁厚10mm，具体施工方法如下：对于覆盖层大于20m，护筒按一般钻孔桩要求埋设；对于覆盖层小于20m，采用DZ-150

35、振动打桩机，护筒跟进至第一岩层面；然后，钻机就位，小冲程击穿溶洞顶板，提出钻头，下第二个套筒至第一个溶洞底；同样方法将第三个护筒下至第二个溶洞底，依次类推将溶洞处理完。钻孔桩护筒直径根据施工规要求，考虑相邻护筒直径级差10cm，提前加工备料。钢护筒每节2m，焊接连接。施工时严格控制护筒的垂直度，其偏差控制在钻孔桩竖直度允许偏差围。1.1.6溶洞地区桩基施工难点由于溶洞的复杂性，溶洞的处理往往存在一定的局限性。在钻孔桩基础施工时仍可能出现没有探明的溶洞，因而，施工中会出现坍孔、漏浆、卡钻、地表塌陷等事故。下面就武广客专线新站试验段新街河特大桥溶洞地区钻孔桩施工的工程实践中出现的问题和处理措施进行

36、总结。1.1.6.1坍孔漏浆泥浆缓慢渗漏时，投入适当优质粘土，低冲程反复冲击将粘土挤入以防渗漏，增加泥浆的比重和粘度，保持孔壁稳定。钻遇破碎严重地层、溶洞和基岩面，发现有坍孔漏浆的迹象时，向孔投入粘土、碎石、片石、水泥、稻草等混合物，或直接投入袋装水泥和粘土，反复冲击挤压。1.1.6.2卡锤发生卡锤，当锤头可以上下活动时，利用钻机上下提动锤头，并拨动大绳使锤头旋转、慢慢试探提升。溶洞卡住钻头时，用漏斗形钢套管顺着大绳下入至钻头顶，导出钻头，或用“一”字型或半月形小钻头沿孔壁障碍物处冲击，将障碍物击破或挤走提出钻头。1.1.6.3地表塌陷该项目在施工过程中，目前出现了3次地表塌陷，其中有一次钻孔

37、桩刚灌注完毕，地表突然塌陷，灌注的混凝土全部消失。当地表坍塌不严重时，在孔口重新埋设比设计孔径大23级的护筒，周围用水泥碎石固定。较严重时，用粘土、水泥、碎石等回填至孔口并夯实，采用低冲程重新施工。必要时，钢护筒跟进。1.1.6.4斜孔发现偏孔时，立即进行处理，回填片石，采用低档慢速、优质泥浆、大泵量的方法钻进纠偏。偏孔严重或上述方法不能解决时，采用反向冲击或水下灌注高强混凝土后再进行冲击钻进。1.2拟定方案方案一：1616.7 西台（T形台，桩基）+墩（1#15#，重力式、桩基础、管桩）+东台（T形台，桩基） 支座选型：盆式橡胶支座，纵向活动支座TPZ5000-ZX 910720173mm，

38、固定支座TPZ5000-GD 780610138mm。梁底至墩顶0.32m（支座高0.17m，垫石高0.15m）。固定支座布置于较低端（方向）。方案二：1424.7 西台（T形台，桩基）+墩（1#13#，重力式、桩基础、管桩）+东台（T形台，桩基） 支座选型：同方案一。方案三：932.7 西台（T形台，桩基）+墩（1#8#，重力式、桩基础、管桩）+东台（T形台，桩基） 支座选型：同方案一。1.3方案比选与推荐方案一和方案二均采用较小跨度，不能有效跨越水沟，而且跨度太小，导致需要施工的墩台数量过多，施工繁琐，工程量较大；方案三跨度适中，而且有效跨越了水沟，工程量也有明显减少，因此在方案比选中选择

39、了第三套方案：932.7 西台（T形台，桩基）+墩（1#8#，重力式、桩基础、管桩）+东台（T形台，桩基）。盆式橡胶支座，纵向活动支座TPZ5000-ZX 910720173mm，固定支座TPZ5000-GD 780610138mm。梁底至墩顶0.32m（支座高0.17m，垫石高0.15m）。见下表：表1 推荐方案汇总表部位里程形式基础形式0#桥台DK1825+104.97T形台扩大基础2#桥墩DK1825+137.67矩形重力式桩基础3#桥墩DK1825+170.37矩形重力式桩基础4#桥墩DK1825+203.07矩形重力式桩基础5#桥墩DK1825+235.77矩形重力式桩基础6#桥墩D

40、K1825+268.47矩形重力式桩基础7#桥墩DK1825+301.17矩形重力式桩基础8#桥墩DK1825+333.87矩形重力式桩基础9#桥墩DK1825+366.57矩形重力式桩基础10#桥墩DK1825+399.27T形台扩大基础1.4设计说明在地形允许的情况下尽量采用桥梁厂的标准预制简支梁，在桥梁厂的梁不便运送至现场时，可考虑采用移动模架法或者满堂支架法现浇混凝土梁。之所以优先采用预制标准梁，是因为桥梁厂预制比现浇具有更好的技术经济效益，施工质量能够得到有效保证，而且较为经济。武广客运专线由于各项技术要求较高，例如设计时速较高，工后沉降控制较严格，故各项施工设计必须要得到有效保证，

41、设计时需要充分考虑一定的安全储备和结构耐久性，施工时要严格把关。本设计主要考虑岩溶地区的桩基础设计施工。岩溶为一种不良地质现象。在岩溶地区修建桥梁，桩基础设计、施工处理不当将威胁桥梁在使用过程中的稳定和安全。对岩溶地区桥基设计，应根据岩溶发育程度与墩台荷载大小，河流水文条件等因素，结合施工的具体情况，因地制宜，设计恰当的基础，一般有以下几种类型：明挖扩大基础、钻孔桩基础。在岩溶发育、有多层溶洞并且每层溶洞顶板厚度不均匀的地基，大多采用钻孔桩基础，使钻孔桩穿过多层溶洞，桩底置于基岩或有足够厚度的溶洞顶板之上。目前钻孔桩基已成为解决多层岩溶发育地区桥梁基础的一种行之有效，施工有把握，稳定可靠的基础

42、形式。对桩身较长的基础考虑到施工的难度，钻孔桩的孔径宜不小于1.25m。否则施工难度较大，出现卡钻、埋钻、漏浆等现象时难以处理。第2章 2#桥墩设计与计算2.1基本设计资料：桥跨结构采用等跨L=32m无砟桥面预应力混凝土梁，梁全长32.6m，梁缝0.1m，梁高3m，梁宽13.4m，每孔梁重8530kN，简支箱梁支座中心距梁端距离0.75m，同一桥墩相邻梁支座间距1.6m。轨底至梁底高度3.7m，采用盆式橡胶支座：纵向活动支座TPZ5000-ZX 910720173mm，固定支座TPZ5000-GD 780610138mm。轨道结构采用钢轨无砟与双侧有1.7m宽人行道，其重量为44.4kN/m。

43、一级线路，双线，设计行车速度350km/h，无流水，无冰冻。桥墩建筑材料：墩身采用C30混凝土，支承垫石、顶帽、托盘采用C40混凝土，桩身采用C25混凝土。纵断面处于6.8的上坡段。2.2尺寸初步拟定：2.2.1顶帽尺寸：等跨桥梁，相邻支座间的顺桥方向中心距离：式中： 为支座地板纵向尺寸，取0.49m；为支座中心至梁端距离，取0.75m；为梁端缝，取0.1m；则： 图1 顶帽尺寸拟定图顶帽纵向尺寸为： 取A=3.6m顶帽横向尺寸为： 取B=7.5m顶帽厚度暂取0.5m，支承垫石高出顶帽上端0.35m。2.2.2墩身尺寸：墩高较低，不设托盘，考虑墩身尺寸要大于相应方向的支座外边缘间距，根据构造要

44、求，墩身尺寸为3.27.1m。由于墩身较低（4.6m），为了方便施工，墩身不放坡。2.3设计荷载：2.3.1荷载组合：线路位于直线上，其组合为：主力：恒载+活载主力+纵向附加力：恒载+活载+一线制动力+纵向风力主力+横向附加力：恒载+活载+横向风力2.3.2恒载：（1）由桥跨结构传来的恒载压力对于等跨的桥墩，由桥跨结构传给桥墩的恒载压力为一孔梁重以与左右孔梁跨中间梁上线路设备和人行道重，即：=8530+44.432.7=9981.88kN（2）顶帽与墩身重顶帽重：=3.67.50.525=337.5kN墩身重：=7.13.24.623=2058.6kN墩底截面以上桥墩自重：=337.5+205

45、8.6=2396.1kN2.3.3活载：列车竖向活载采用ZK活载，应按每一条线路作用ZK活载设计。可任意截取计算，取最不利情况。（1）单孔轻载：图2 单孔轻载示意图静活载反力：=42002.4+6426.3（31.90-26.3/2）/31.1=1076.53kN静活载反力对桥墩中心的纵向偏心力弯矩为：=0.8=0.81076.53=861.22kNm制动力： =（4200+6426.3）0.1=248.32kN制动力作用在支座中心处，支座中心至桥墩底的距离为：c=0.32+5.1=5.42m制动力对墩身底部截面的弯矩为：=c=248.325.42=1345.89kNm（2）双孔重载：图3 双

46、孔重载示意图由等跨桥梁，可得： 4200+（26.3-x）64=31.964 解得：x=6.9m静活载反力=4200（6.9+2.4）+19.8564（32.35-19.85/2）/32 =1122.77kN=（6432.3532.35/2）/32=1046.52kN+ =2169.29kN静活载反力对桥墩中心的纵向偏心力弯矩为：=0.8（）=0.8（1122.77-1046.52）=26.69kNm制动力：通过固定支座传递的制动力：=0.1（4200+19.8564）100%=207.04kN通过滑动支座传递的制动力：=0.16432.3525%=51.76kN合计： =207.04+51.

47、76=258.8kN大于单孔重载的制动力，故双孔重在制动力采用=258.8kN制动力对墩身底部截面的弯矩为：=c=258.85.42=1402.7kNm2.3.4风力：纵向风力：基本风压值为： 风荷载强度按标准设计要求采用，有车时风荷载强度为：kPa式中： 风荷载体型系数，根据桥墩长边迎风的矩形截面与l/b=5.9/3.2=1.81.5,由桥规查表得其值为1.3；风压高度变化系数，根据轨底离地面高度由桥规查表得其值为1.0a、顶帽风力： =7.50.51.3=4.8kN 对墩底弯矩为：=4.8（5.1-0.5/2）=23.28kNmb、墩身风力： =7.14.61.3=35.91kN 对墩底弯

48、矩为：=35.914.6/2=84.37 kNm合计：桥墩底风力：=4.8+35.91=40.7kN 桥墩底弯矩：=23.28+84.37=107.65 kNm（2）横向风力：无车时：kPa有车时：kPaa、顶帽风力： =3.60.50.91=1.64kN 对墩底弯矩为：=1.644.85=7.95 kNmb、墩身风力： =3.24.60.91=5.39kN 对墩底弯矩为：=5.392.3=14.81 kNm合计：桥墩底风力：=1.64+5.39=7.0kN 桥墩底弯矩：=7.95+14.81=22.8 kNmc、列车风力： 双孔重载时，按两孔满布列车计算风力。列车按3m高的长方带受风计算，作

49、用点在轨顶向上2m处。列车风力： =332.71.18=115.76kN对墩底弯矩为：=115.76（2+3.7+0.32+5.1）=1287.25 kNmd、梁上风力： 轨底至梁底高度为3.7m，钢轨高0.15m。 梁上风力： =（3.7+0.15）32.71.18=148.56kN对墩底弯矩为：=148.56（3.85/2+0.32+5.1）=1091.17 kNm2.4墩身检算：2.4.1墩身纵横向整体稳定性检算(双孔重载)：表2 顺桥方向计算合力汇总表活载情况一孔轻载双孔重载力与力矩N（kN）M(kNM)N（kN）M(kNM)桥跨恒载N19981.889981.88活载反力R1081.

50、50865.202169.2926.69墩身合力N0M011063.38865.2026153.6026.69墩身合力偏心矩e00.0340.001墩身截面积A018.88墩身截面惯性矩I016.11变截面影响系数m2.47计算长度l04.60E03.01070.630.66871615.40428498.70445368.18144518.01146388.11主力22126.7652307.02主力1.181.56主力+附加力17701.4141846.14主力+附加力1.141.40表3 横桥方向计算合力汇总表活载情况双孔重载（主力）双孔重载（主力+附加力）力与力矩N（kN）M(kNM)

51、N（kN）M(kNM)桥跨恒载N19981.889981.88活载反力R2169.292169.29列车风力1287.25梁上风力1091.17墩身合力N0M012151.17012151.172378.42墩身截面积A018.88墩身截面惯性矩I054.77计算长度l04.60E03.01070.630.66871615.40428498.70445368.18144518.01146388.1122126.76（）17701.41（）1.181.042.4.2合力偏心检算：对于矩形桥墩，在满足横向与纵向偏心后，斜向不控制设计，故不检算斜向合力偏心矩。（1）纵向合力偏心检算：纵向合力偏心检算

52、时的最不利荷载组合为：单孔重载+制动力+纵向风力。=9981.88+2396.1+1081.50=13459.48kN=251.2+40.7=291.9kN=865.20+1361.5+107.65=2334.35 kNm=1.142334.35/13459.48=0.20 0.33.2=0.96，可以。横向合力偏心检算：横向合力偏心检算时的最不利荷载组合为：双孔重载+横向风力。kNkN kNm 0.35.9=1.77，可以2.4.3压应力检算：压应力最不利荷载组合为：双孔重载+制动力+纵向风力。kNkN kNm 3.2/6=0.533 5.9/6=0.983故不需要考虑应力重分布。取墩底截面

53、检算：MPa MPa,合格。2.4.4墩身水平位移和转角：将整个桥墩分为三个部分计算。顶帽为第一部分，墩身均分为两端分段。墩顶合力：=251.2kN顶帽风力：H=1.26567.50.5=4.75kN墩身一段：H=1.26567.12.3=20.66kN墩身二段：H=1.26567.12.3=20.66kN弯矩：=251.20.32=80.38kNm=80.38+251.20.5+4.750.25 =207.17kNm=207.17+（251.2+4.75）2.3+20.66 1.15=819.58 kNm 图4 2#墩风荷载分段图=819.58+（251.2+4.75+20.66）2.3+2

54、0.661.15=1479.54 kNm第一部分水平位移： kNmm其他部分计算见下表：表4 2#墩各段位移计算表一段143.7729.160.50.7250.570.41二段513.3719.382.32.1261.974.19三段1149.5619.382.34.7614.272.03合计2.45计算得墩身水平位移为： m第3章 2#桥墩桩基础设计检算3.1设计资料：线路为双线，直线桥梁，纵断面处于坡度为6.8的上坡段。桥跨结构采用等跨L=32m无砟桥面预应力混凝土梁，梁全场32.6m，梁缝0.1m，梁高3m，梁宽13.4m，每孔梁重8530kN。成孔机具：直径1.25m旋转钻孔机。3.2

55、设计荷载：（1）承台底外力荷载：纵向：一孔重载：kNkNkNm 两孔重载：kNkNkNm横向：直线桥仅有风力：（2）墩台顶外力荷载：纵向：一孔重载：kNkNkNm 两孔重载：kNkNkNm横向：主力+风力：3.3设计计算：3.3.1拟定尺寸：桩身混凝土设计标号为C25，弹性模量3.00MPa，设计桩径d=1.25m，按端承桩设计计算，初估桩长25m。岩溶区域施工处理采用抛填片石的方法，计算时，溶洞区域的摩擦力忽略不计，以取得较大的安全系数。在钻孔桩施工前先进行回填大量粘土预处理，施工过程中溶洞漏浆时采用抛填袋装粘土和水泥固结溶洞填充物，或用此法填满溶洞，在固结体达到一定强度以后再钻孔施工。按端

56、承桩进行设计，不考虑桩与溶洞顶板之间的摩擦阻力作用，仅将这种摩擦阻力作用视作安全储备。地质情况见下表：表5 2#墩地层情况表标高地质情况厚度（m）165.41-159.44粉质粘土，硬塑，基本承载力150kPa5.97159.44-152.92灰岩，弱风化，饱和抗压34.84MPa6.52152.92-149.72溶洞3.2149.72-136.16灰岩，弱风化，基本承载力1000kPa13.56土层平均重度取土层摩擦角取承台厚为2.5m，台底标高：162.25地下水水位标高：160.58确定桩的容许承载力：=1.25m地基基本承载力=1000kPa查表得：，钻孔灌注桩桩底支承力折减系数=0.

57、4则，桩周土质较好，不易坍塌，清底良好，查表得： ； =1.25+0.05=1.30m 图5 土层柱状图mm2kPamkPa（2）确定桩数：取，由双孔重载估算得：取整，n=63.3.2确定承台尺寸与布桩：根据规要求，d1m时，最外一排桩至承台底板边缘净距不得小于0.3d，且不得小于0.5m，钻孔灌注桩中心间距不应小于2.5d。据此粗定承台尺寸为1120700250cm，布桩见下图：图6 2#桥墩布桩图3.3.3桩的变形与位移：（1）桩的计算宽度：因为是圆形截面桩，因为，所以可取6.75又因为：，且取值0.6所以：则：m变形系数：m地面以下4.5m处为粉质粘土，硬塑性，查规，取MN/m4规要求，

58、桩身砼模量常乘以系数0.8来使用，故MPa m4kNmm-125m桩扣除溶洞部分长度后计算桩长为：m，故属于弹性桩，按弹性桩进行计算。计算、：其中，取=0.5，=0，=21.8m查表得：kN/m3=1.25m，m2所以，kN/m ，查表得：=1.064，=0.985，=1.484 kN/m kN/m kN/rad计算承台刚度系数： kN/m kN/m kN/rad kN/rad 承台计算宽度：m 承台处土质为粉质粘土，查表得 MN/m4， 承台底面的地基系数MN/m3 kN/m kN/rad kN/rad计算承台底面a、b、： 荷载采用一孔重载，解答典型方程 得：mmrad荷载采用双孔重载，解

59、答典型方程 得：mmrad桩在土面处位移检算：m 可以。3.3.4墩顶位移检算： 已算得： ， 则：根据规定，武广客专32m简支梁墩顶最小水平线刚度的限制为400kN/cm。计算墩台顶水平线刚度为：则， 可以。3.3.5单桩承载力检算：（双线，纵向，一孔重载）kN桩身自重：kN/m3kN与桩等体积土重： kN/m3kNkNkPa 可以。（双线，纵向，双孔重载）kN桩身自重：kN/m3kN与桩等体积土重： kN/m3kNkNkPa 可以。3.3.6桩身弯矩计算：（双线，纵向，一孔重载）kNkNm系数、值可根据值与从系数表中查出，则：于是可得台底以下任一深度z处的值，列表如下：表6 桩身弯矩计算表

60、azzAMBM87.45AM5.01BMMz0.0 0.000 0.000 1.000 0.000 5.010 5.010 0.20.5260.1970.99817.228 5.000 22.228 0.41.0520.3770.98632.969 4.940 37.909 0.61.5780.5290.95946.261 4.805 51.066 0.82.1040.6460.91356.493 4.574 61.067 1.0 2.630 0.7230.85163.226 4.264 67.490 1.23.1560.7620.77466.637 3.878 70.515 1.43.682