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菜荣高铁部分路基段螺纹桩施工存在的问题对施工质量有什么影响?

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哪托来了 二阶会员 用户来自于: 广东省深圳市福田区
2023-07-21 13:44

螺纹桩的作用

对于高铁的高架部分,打好路基也就非常容易理解。一般,高度越高,打的地基也就越深,从而安全性也就越好。

普通路段的路基也非常重要。高铁经过的地区,大部分都是土壤的表层,而非坚硬的岩石层。土壤的特性大家都明白,比较软,受力后容易下沉凹陷。如果将道床或者混凝土底座直接铺在土壤表层,列车经过的一次,土壤就会下压一次。久而久之,下压的变形越来越大,这段轨道就变得不安全了。

路基剖面

正因为“柔软”的土壤容易变形,所以才需要对土壤进行加固。这种加固方式就是插入一根根的桩子,来限制土体的运动。这一根根插入的桩子,有的就是螺旋桩,有的是纯混凝土桩。两者的区别就在于,螺旋桩是一根空心的带螺纹的金属桩,施工后空心处灌入混凝土,根据设计插入一定数量的钢筋。而纯混凝土桩就是打孔后直接灌入钢筋混凝土。由于螺纹桩带有螺纹,在一定程度上可以更好地与土体相连接,关于螺纹桩的设计,有大量的文献可以参考。

螺纹桩结构

通过螺纹桩的分布,以及螺纹桩螺距等参数的变化,来实现更好的对土体的加固效果。下图就是螺纹桩与普通桩的对比,很明显左图顶部的蓝色代表这个位置的沉降值小。相信,如果没有桩,顶部的沉降值将更大。

螺纹桩与普通桩的沉降对比效果

螺纹桩的深度

前面说了,有大量的文献来研究螺纹桩的加固效果,影响因素除了分布的数量、螺距等参数之外,另一个非常重要的参数就是深度。理论上,显然是越深越好。如果深度能够直达底部坚硬的岩石层,那么光靠这几根桩子,就可以撑起列车了。实际上,这种情况显然是不现实的。

路基剖面

为了确定在指定载荷下安全(承载力大、抗侧向力大)的螺纹桩深度,需要精确的计算。下图事桩侧阻力与深度的关系。同等条件下,螺纹桩越深,侧向的阻力越大。这其实也就代表着,这根越长的插入土体的桩子,更不容易发生侧向的倾倒。

深度与桩侧阻力
承载力方面,螺纹桩越长,承载力越大。但是,这种承载能力的提升并非始终是线性的。到了一定程度,深度的增加,对承载能力的提升就没太大作用了,如下图,后期曲线基本上是平缓的。

承载能力随深度而增加

这就是高铁路基设计中螺纹桩长度的计算依据。新闻中报道,设计长度是14.5m-15.5m,就表示如果再增加其长度,承载能力基本上没有提升的效果。但是,如果短于这个设计值,就如上图所示,承载能力就会出现明显的下降。差不多长度降一半,承载能力也降一半。

虽然,设计的时候,都会有一定的安全系数。对于这种高铁,其安全系数还是比较大的。在机械行业,一般的安全系数是1.5以上,高铁的话可能2以上(实际取值,由相关标准确定)。如果螺纹桩长度减半,恰好抵消了这个取值2的安全系数。此时,高铁路基处于崩溃的边缘。

总结

截止目前,是否真的偷工减料还没有确切的定论,真相等待权威机构的调查。但是,如果螺纹桩长度真的不达标,这个高铁路基的承载能力是肯定下降的。由于安全系数的存在,可能不会立马发生路基坍塌,但是其安全的使用寿命显然是缩短了。

(原文标题:高铁竟被举报偷工减料,高铁地基的守护神螺纹桩短一点对安全影响很大    原文作者:力学Nerd王小胖 南京农业大学工学院副教授 科普领域创作者  )

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发布时间
2023-07-21 11:27
更新时间
2023-07-27 11:39
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