铁路悬臂式路肩挡土墙设计探讨

铁路悬臂式路肩挡土墙设计探讨

1项目总结1.1大秦、到、卸车线遵化市发电厂位于河北省遵化市西五里市。它是一座集电池，年运行2.5万元。每年的蒸汽排放量为30万吨。遵化热电厂铁路专用线位于大秦线K481+300～K482+900南侧,与大秦线等高并行,在大秦线遵化北站接轨,专用线正线长度为1.6km。专用线沿大秦线布置,路肩距既有地面高度8～10m。到发线有效长1050m,卸车线有效长度740m。卸车线外设电厂的储煤场,卸车方式为人工卸车。在铁路煤炭卸车时,采用人工作业是小型卸车线目前仍然保留的作业方式。低货位就地卸车,卸下的煤堆积,经常造成原煤埋住轨道和车轮,不仅需要人工二次倒运,延长卸车时间。道床上的堆煤清理不干净,对于行车安全也造成严重的威胁。由于卸车线比存煤场高8～10m。须采用路肩挡墙,以减少占用储煤场存煤场地和便于人工卸车作业。1.2式路肩挡土墙结合遵化电厂的具体自然条件,选择合理的卸车线路基挡墙设计。专用线路基在开始设计时采用重力式路肩挡土墙,参照定型图设计。重力式路肩挡土墙长740m,墙顶宽1.9m,墙顶外缘距线路中心线2.9m。这样出现以下几个问题:(1)由于墙顶较宽,使得轨枕头有0.25m压在重力式路肩挡土墙上,造成轨枕支撑“一头软、一头硬”,危机行车安全。(2)挡土墙外缘距线路中心较宽,人工卸车时原煤必然堆积在路肩上,埋住车轮。需人工清理堆积在路肩和道床上的散落原煤,不仅给行车带来隐患,更延长了卸车停留时间。1.3悬臂式挡土墙针对以上弊病,经过分析,决定采用悬臂式挡土墙。墙顶宽0.3m,墙顶外缘距线路中心线1.95m,胸坡为1∶0.05,这样就彻底解决了采用重力式挡土墙墙体过宽带来的问题。经检算,采用悬臂式挡土墙各项指标均满足规范要求。悬臂式路肩挡土墙是一种轻型铁路支挡构筑物,多采用在地基承载力不高的地区和建筑高度较矮的工程项目上。根据TB10025—2001《铁路路基支挡结构设计规范》中5.1.2条介绍:国外和国内的工程实践,墙高一般不宜超过6m。经过分析,结合遵化电厂专用线的具体情况,本工程可以突破6m墙高的高度。依据主要有两点:①悬臂式挡墙设置地段为专用线的卸车线,卸车地段距专用线的尽头400m,列车运行速度较低,一般不会超过5～10km/h。②采取加强措施,保证增高后的悬臂端能满足水平推力的要求。1.4该项目的四个特点1.5挡墙施工旋转轴悬臂式路肩挡土墙设计完成于1994年7月,由于电厂投资方面的原因,挡墙在1997年8月才开始由中铁18局2处施工,完成于1998年12月。2001年12月进行竣工验收,2002年1月正式开通运营。运营至今挡墙情况良好,符合设计要求,未发生问题。2工程教学时间设计2.1煤炭工区型本工点位于河北省遵化市北遵化电厂铁路专用线K0+690～K1+430线路左侧,设计全长740m。主要功能是充分利用自然地势,配合电厂卸煤作业,减轻劳动强度,形成卸煤高货位。工点基本自然概貌:自然地形平坦,基本地层主要是砂质砂黏土及粉沙,专用线及大秦线在该处平均填方高度为8～9m,填料以砂质砂黏土为主,大秦线既有路基坡面有沙化流动现象,采取了网格防护。地基基本承载力为120～150kPa,地下水水位在地表下1～2m。2.2挡土墙设计方案C62/C61货车侧开门卸车时,散堆装货物应尽量不在路肩上堆留,以减少人工清理作业。所以,一般均采用低货位进行卸车。若采取传统的重力式、衡重式挡土墙,建筑高度8～10m时,顶部宽度都在1.8～2.2m之间,挡墙外缘距线路中心距离为2.7m。如选用传统支挡结构,要满足卸煤尽量不堆积的要求,那么挡土墙外缘要尽量接近线路中心。普通挡墙墙宽为1.8～2.2m,挡墙外缘距线路中心距离为2.7m,这时轨枕一端搁在挡土墙顶,轨枕底部由于挡墙的支撑形成“一头软、一头硬”的受力状态,危机行车安全。若单纯采用局部减少挡墙截面,形成挡墙面的台阶布置,可以保持枕下的石碴受力均匀,但解决不了挡墙较宽,堆煤影响卸车和影响车辆移动的问题。所以,只有采用较特殊的挡墙形式才能同时解决这两方面的问题。综合考虑拟定,本工点采取悬臂式钢筋混凝土轻型挡土墙。采用轻型结构以同时满足卸煤作业尽量少存煤和轨道枕木下应力分步均匀的要求。考虑道碴下传力不上挡土墙,以免挡墙结构局部应力集中,拟定挡土墙顶部内沿至线路中心距离为1.65m。挡土墙墙顶平面与道碴顶面采用同一高程。墙顶宽度0.3m,墙背垂直,墙胸坡率1∶0.05。墙高根据地形高度,在设计范围内采用8m、9m、10m三种高度,不同高度墙体间采用墙底倾斜墙过渡。墙体其他尺寸根据土压力及整体稳定要求计算确定。2.3卸煤作业的设计为满足调车作业要求,挡墙设置人行道,人行道栏杆部分采用1.5m桥梁栏杆标准图。考虑卸煤作业,卸下原煤直接漏下不在人行道上滞留,人行道板特殊设计,采用钢格栅,结合正常人的脚长度一般在38～42cm之间。电厂原煤粒径一般在4cm以下,适当参照含水冻结因素,确定人行道板格栅间距为7cm,这样既保证调车人员作业安全,也能保证原煤自然漏下。2.4结构设计(1)载荷中-活载、换算土柱。(2)计算土壤压力的方法朗金理论。(3)增加了挡墙结构的设计按失效理论计算并用容许应力法检核。由于本工点的挡墙墙高都超过现行混凝土规范和路基支挡及防护规范的正常设计限制高度,结构设计时除对立壁、趾板、踵板、楔板4部件进行单独结构计算外,对于立壁和踵板结合部可能的受拉疲劳应给予重视,增加了肋条设计。2.5基础支护施工本工点位于大秦线左侧,施工时切挖大秦线路堤坡脚(最大切挖高度接近5.5m),防护采用钢轨桩立柱+木板支撑+戗杆斜向支撑组合防护,挡墙施工分段进行。基础开挖采用跳槽开挖,分段长度为10m。临近墙体强度达到设计强度的75%时再进行下一段的开挖施工。3执行效果根据建成后几年的运营实际,挡墙地段卸车作业运行正常。采用悬臂式挡土墙达到了预期的设计目的。3.1悬臂式挡墙(1)满足了减少挡墙距线路中心距离的使用要求,从而避免了原煤存留堆积,影响卸车时间和行车安全的问题。(2)满足了轨道枕木下应力分布均匀的要求。(3)在悬臂式挡墙设计实践中有了新的突破。根据我院掌握的资料,该挡墙在同类建筑中有三个特点:高度最高(达10m);距铁路中心线最近(挡墙外缘距线路中心线1.95m);建筑长度最长(修建长度740m)。3.2年—经济效果(1)采用人工卸车方式,节省了卸车设备购置费用。(2)卸煤机卸车需有相应的地沟(长度最少200m)和配套的机械设备。投资估算1000万元。(3)若采用翻车机卸煤,同样需要有配套的卸车设备和地沟等。投资估算1500万元。(4)采用人工卸车可以充分利用遵化电厂厂区高程比大秦线低8～10m的特点,形成特殊的低货位卸车。3.3解决了来车及列车的增长问题(1)在铁路煤炭卸车时,采用人工作业是小型卸车线目前仍然保留的作业方式。由于就地卸车,经常造成堆煤埋住轨道和车轮。不仅污染道床,而且道床上的堆煤清理不干净,对行车安全也造成严重的威胁。本设计解决了以上问题。(2)采用有利于压缩人工卸车时间的路基布置方式,保证了在规定的时间(2h)内完成全列车5000t的卸车任务。(3)充分利用附近农村的劳动力,增加了农民的收入。4工程建设特点该项工程充分利用了铁路路基与电厂厂区10m高差的实际情况,采用了距离铁路中心线最小的悬臂式挡土墙,进行人工卸车,达到了综合投资少,安全可靠,满足运行需要的目的,解决了项目工程建设急需解决的难题。工程设计有特点,技术上有突破,工程经济效益良好。(1)挡墙设