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摘要格宾结构是一种新型柔性支挡结构，在新乡能源有限公司赵固二矿铁路专用线石门河铁路桥沉陷处治中，通过采用格宾新型结构，有效地解决了因桥体沉陷造成路基滑坡的难题，该结构并不影响河道排水效果，且格宾结构施工工艺简单、造价较低、安全可靠、效果较好，为我公司节约了投资，保证了安全生产。
关键词格宾石笼排水碎石
中图分类号：S276文献标识码： A
一工程概况
石门河铁路桥属于新乡能源有限公司赵固二矿铁路专用线，采用的是16孔10m箱形框架结构桥，总长163m，每孔箱形框架为菱形，孔道斜边与水流方向一致，与路线方向斜边成65°，为避免桥梁在不均匀沉降下产生断裂，每个箱形框架桥之间设沉降缝，宽度200mm（见图一）。因该处地层下是新乡能源有限公司赵固一矿的11091开采工作面，该处所压覆的煤柱尺寸约490*645m2，共计约398万吨煤，按目前市场价格计算，约合人民币19亿元，经济效益潜力显著。
图（一）石门河铁路桥
若将石门河桥地层下的煤柱在毫无措施的情况下开采出来，将会对桥体造成严重的不均匀沉降，通过地测部门的预测，开采后的最终沉降量可达到7.8米，最大不均匀沉降量可达到2.3米。铁路专用线在地表发生大幅度下沉后，铁路轨道将无法满足煤炭安全运输的使用要求，严重的将会造成重大安全事故。遇到这种情况，传统的作法是采用放坡方式填筑路基，需要将沿途路基及桥梁不断加高，以满足铁路轨道标高要求。在填筑高度不断增加的同时，两侧占用的土地也相应增加。虽然该作法速度较快、施工工艺简单，但无法保证河道畅通，且有如下几点缺点不能避免：1、施工质量不易满足要求，因在既有线旁施工，工作面较小，大型施工机械无法进入施工现场，只能利用小型工具，路基压实度不易满足要求；2、安全防范投入较大，因在既有线旁施工，为保证施工机械、人员安全及铁路运输安全，需要投入大量人员、设备进行施工范围内的安全防护；3、因机械化程度低，造成施工进度慢、施工工期长、施工费用增加；4、填筑高度越高，坡脚向外延伸的越多，相应土地占用越多，地方与企业矛盾频繁，征地费用增加。
为了保证在铁路正常运输的前提下，将石门河桥地层下的煤柱全部开采出来，创造出最大的经济效益，我公司与中煤国际工程集团武汉设计研究院多次研究、讨论，最终决定采用在石门河桥道床坡脚两侧设置格宾石笼结构作为挡墙垂直加高技术，解决因桥梁下沉引起的线路沉陷。在施工中，格宾石笼挡墙结构不需设沉降缝、伸缩缝等施工缝，整体结构连续，格宾的柔性和石笼的刚性达到了合理的利用。当地层出现不均匀沉降时，剪力通过格宾石笼挡墙内部调整消解，避免了被剪力破坏的产生。对于格宾石笼挡墙内的填充石，质量要求相对较低，材料购置不受地理位置限制，费用较低；并且格宾石笼挡墙因内填碎石不会影响河水的通畅，也能保护道碴不被河水冲走；同时格宾石笼挡墙采用积木式施工，效率高，费用较浆砌片石挡墙节省20%左右；同时路基填筑时无需放坡，大大减少了矿区铁路专用线沿线的占地面积，缓解了地方与企业矛盾。
二处治方案分析
确定石门河桥沉陷量后，我公司召开设计、施工、监理等单位分析研究会，最终确定采用碎石格宾石笼+立柱+斜拉杆+拉筋进行加固方案。以下为碎石格宾石笼加高技术的设计方案：
利用刚柔相济及渗透性较好的格宾石笼结构进行桥梁加高加固，若既有桥梁地层下采煤引起沉降量达到1米时，计1层高度； 采煤沉降量达到2米时，计2层高度，就需进行石笼加高和轨面标高的的的调整。若沉降量达到6米时，1至6层格宾石笼采用斜拉杆与桥面连接，形成一个箱体。若箱体沉降量达到6米时，将箱体逐一分解拆除，对箱体进行结构升高，最终完成每一个箱体的结构升高。升高方案设计图见图（二），单个格宾网见图（三）；单个格宾网技术参数见表（一），拉接筋参数见表（二），内填石子为碎石，粒径大小在75 mm到150 mm毫米之间。
图（二） 加高方案设计图
图（三） 单体宾格网
表（一） 单个格宾网参数
表（二） 拉筋参数
三格宾石笼结构计算
格宾挡墙作为一种特殊的结构，由拉筋、格宾结构、碎石组成。挡墙强度和变形的性质受拉筋、格宾结构、碎石本身的性质和组合方式决定。为了证明技术的可靠性，采用数值计算的方法进行模拟验算。
3.1 结构之间的连接
①每侧格宾石笼之间的连接采用质量优良的扎丝进行连接，扎丝的直径比框架结构中使用的扎丝小一号；
②桥梁两侧的格宾石笼通过Φ25拉接筋进行加固连接，保证箱体整体稳定性；
③格宾石与既有桥梁之间的连接，采用在桥面上预埋连接件，将箱体与桥体相互连接，形成一个整体，保证结构整体性、稳定性。
3.2 火车荷载作用下路堤稳定性计算
计算假定：
①整个结构为对称结构，取一半进行验算；
②把结构看成锚定板式挡墙计算；
③墙身总高5.5m，板厚1m，拉筋直径32 mm。
图（四）计算简图
计算结果：
表（三） 计算结果
由表（三）知拉杆的抗拉安全系数都大于1.2，满足要求。
3.3水荷载作用下路堤稳定性验算
已知：路堤与桥面接触处的摩擦系数=0.50，路堤平均容重=，动荷载系数=1.05，最不利情况下路堤受力图如图（五） 所示。
图（五）路堤受力图
验算：
取单位延米长度进行验算。
抗倾覆验算
满足抗倾覆要求。
抗滑移验算
满足抗滑移验算。
综上所述：加高设计方案满足要求，
2011年我公司在石门河桥的沉陷处治中实施此设计方案，取得了非常显著的效果，下沉约2m，形成2层格宾石笼挡墙，全桥163m，实施工期不到一个月，工程造价约90万元，施工期间未影響正常煤炭运输，实现了铁路运输和井下开采同时正常进行，无需预留保护煤柱、条带开采等限制性开采措施，井下实现了无限制条件安全回采，为我公司新增产值19.9亿元，取得了较大的经济效益和社会效益。
参考文献：
【1】杨果林，彭立，黄向京。加筋土结构分析理论与工程应用新技术【M】,北京：中国铁道出版社，2007.3
【2】铁路路基支挡结构设计规范（TB10025—2006）【S】,北京：中国铁道出版社，2006.8
关键词格宾石笼排水碎石
中图分类号：S276文献标识码： A
一工程概况
石门河铁路桥属于新乡能源有限公司赵固二矿铁路专用线，采用的是16孔10m箱形框架结构桥，总长163m，每孔箱形框架为菱形，孔道斜边与水流方向一致，与路线方向斜边成65°，为避免桥梁在不均匀沉降下产生断裂，每个箱形框架桥之间设沉降缝，宽度200mm（见图一）。因该处地层下是新乡能源有限公司赵固一矿的11091开采工作面，该处所压覆的煤柱尺寸约490*645m2，共计约398万吨煤，按目前市场价格计算，约合人民币19亿元，经济效益潜力显著。
图（一）石门河铁路桥
若将石门河桥地层下的煤柱在毫无措施的情况下开采出来，将会对桥体造成严重的不均匀沉降，通过地测部门的预测，开采后的最终沉降量可达到7.8米，最大不均匀沉降量可达到2.3米。铁路专用线在地表发生大幅度下沉后，铁路轨道将无法满足煤炭安全运输的使用要求，严重的将会造成重大安全事故。遇到这种情况，传统的作法是采用放坡方式填筑路基，需要将沿途路基及桥梁不断加高，以满足铁路轨道标高要求。在填筑高度不断增加的同时，两侧占用的土地也相应增加。虽然该作法速度较快、施工工艺简单，但无法保证河道畅通，且有如下几点缺点不能避免：1、施工质量不易满足要求，因在既有线旁施工，工作面较小，大型施工机械无法进入施工现场，只能利用小型工具，路基压实度不易满足要求；2、安全防范投入较大，因在既有线旁施工，为保证施工机械、人员安全及铁路运输安全，需要投入大量人员、设备进行施工范围内的安全防护；3、因机械化程度低，造成施工进度慢、施工工期长、施工费用增加；4、填筑高度越高，坡脚向外延伸的越多，相应土地占用越多，地方与企业矛盾频繁，征地费用增加。
为了保证在铁路正常运输的前提下，将石门河桥地层下的煤柱全部开采出来，创造出最大的经济效益，我公司与中煤国际工程集团武汉设计研究院多次研究、讨论，最终决定采用在石门河桥道床坡脚两侧设置格宾石笼结构作为挡墙垂直加高技术，解决因桥梁下沉引起的线路沉陷。在施工中，格宾石笼挡墙结构不需设沉降缝、伸缩缝等施工缝，整体结构连续，格宾的柔性和石笼的刚性达到了合理的利用。当地层出现不均匀沉降时，剪力通过格宾石笼挡墙内部调整消解，避免了被剪力破坏的产生。对于格宾石笼挡墙内的填充石，质量要求相对较低，材料购置不受地理位置限制，费用较低；并且格宾石笼挡墙因内填碎石不会影响河水的通畅，也能保护道碴不被河水冲走；同时格宾石笼挡墙采用积木式施工，效率高，费用较浆砌片石挡墙节省20%左右；同时路基填筑时无需放坡，大大减少了矿区铁路专用线沿线的占地面积，缓解了地方与企业矛盾。
二处治方案分析
确定石门河桥沉陷量后，我公司召开设计、施工、监理等单位分析研究会，最终确定采用碎石格宾石笼+立柱+斜拉杆+拉筋进行加固方案。以下为碎石格宾石笼加高技术的设计方案：
利用刚柔相济及渗透性较好的格宾石笼结构进行桥梁加高加固，若既有桥梁地层下采煤引起沉降量达到1米时，计1层高度； 采煤沉降量达到2米时，计2层高度，就需进行石笼加高和轨面标高的的的调整。若沉降量达到6米时，1至6层格宾石笼采用斜拉杆与桥面连接，形成一个箱体。若箱体沉降量达到6米时，将箱体逐一分解拆除，对箱体进行结构升高，最终完成每一个箱体的结构升高。升高方案设计图见图（二），单个格宾网见图（三）；单个格宾网技术参数见表（一），拉接筋参数见表（二），内填石子为碎石，粒径大小在75 mm到150 mm毫米之间。
图（二） 加高方案设计图
图（三） 单体宾格网
表（一） 单个格宾网参数
表（二） 拉筋参数
三格宾石笼结构计算
格宾挡墙作为一种特殊的结构，由拉筋、格宾结构、碎石组成。挡墙强度和变形的性质受拉筋、格宾结构、碎石本身的性质和组合方式决定。为了证明技术的可靠性，采用数值计算的方法进行模拟验算。
3.1 结构之间的连接
①每侧格宾石笼之间的连接采用质量优良的扎丝进行连接，扎丝的直径比框架结构中使用的扎丝小一号；
②桥梁两侧的格宾石笼通过Φ25拉接筋进行加固连接，保证箱体整体稳定性；
③格宾石与既有桥梁之间的连接，采用在桥面上预埋连接件，将箱体与桥体相互连接，形成一个整体，保证结构整体性、稳定性。
3.2 火车荷载作用下路堤稳定性计算
计算假定：
①整个结构为对称结构，取一半进行验算；
②把结构看成锚定板式挡墙计算；
③墙身总高5.5m，板厚1m，拉筋直径32 mm。
图（四）计算简图
计算结果：
表（三） 计算结果
由表（三）知拉杆的抗拉安全系数都大于1.2，满足要求。
3.3水荷载作用下路堤稳定性验算
已知：路堤与桥面接触处的摩擦系数=0.50，路堤平均容重=，动荷载系数=1.05，最不利情况下路堤受力图如图（五） 所示。
图（五）路堤受力图
验算：
取单位延米长度进行验算。
抗倾覆验算
满足抗倾覆要求。
抗滑移验算
满足抗滑移验算。
综上所述：加高设计方案满足要求，
2011年我公司在石门河桥的沉陷处治中实施此设计方案，取得了非常显著的效果，下沉约2m，形成2层格宾石笼挡墙，全桥163m，实施工期不到一个月，工程造价约90万元，施工期间未影響正常煤炭运输，实现了铁路运输和井下开采同时正常进行，无需预留保护煤柱、条带开采等限制性开采措施，井下实现了无限制条件安全回采，为我公司新增产值19.9亿元，取得了较大的经济效益和社会效益。
参考文献：
【1】杨果林，彭立，黄向京。加筋土结构分析理论与工程应用新技术【M】,北京：中国铁道出版社，2007.3
【2】铁路路基支挡结构设计规范（TB10025—2006）【S】,北京：中国铁道出版社，2006.8