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【摘 要】 U槽加排桩路堑结构具有组合结构的特点，此结构形式立交桥在繁华拥挤的城市之中，即能解决交通拥堵问题，又可节约用地，合理利用城市空间，减少对路网周边的影响，特别在地下水位高，不具明挖施工的建设场地，建成后具有较好的景观效果，本文结合工程实例，详细地介绍了该结构特点、设计、施工、监控目标以及相应注意事项。
【关键词】 U槽;排桩;适用性;设计;施工
【Abstract】 U slots and pile cutting structure with a combined structure， this structure overpass in downtown crowded city， which can solve the problem of traffic congestion， but also can save land， the rational use of city space， reduce the impact of road network surrounding， especially high water table， no open excavation construction site after the completion of the landscape， has good effect， combining with the engineering example， introduces in detail the structure， design， construction， monitoring target and corresponding precautions.
【Key Words】 U slots; pile cutting; design; construction
引言：U槽加排桩路堑结构具有组合结构的特点，此结构形式立交桥在繁华拥挤的城市之中，即能解决交通拥堵问题，又可节约用地，合理利用城市空间，减少对路网周边的影响，特别地下水位高的，不具明挖施工的建设场地，建成后具有较好的景观效果，与周边环境融合协调。
1 工程概述
马鞍山路立交工程位于安徽省合肥市长江中路上，立交形式为路堑式结构，下穿桥起点为西侧省煤炭局门口，穿越环城东、环城南路及马鞍山路，终点至新长城大酒店附近，东侧与南淝河桥相接，全长290m（排桩支护范围270m米，明挖范围20m）。在与马鞍山路及长江路桥交口处，U型槽上方盖有两跨（2X13.7m）预应力砼现浇连续实体板，范围宽63.62m，供马鞍山路及长江路桥上跨长江东大街车辆通行。
2 桥型的选定
根据地质报告详勘，马鞍山路立交，地貌单元属南淝河一级阶地及老河道、河漫滩，马鞍山路以西为一级阶地前缘，以东为南淝河河漫滩，中部局部为南淝河老河道。南淝河河道及河漫滩处地表上部普遍分布有新近沉积的松软粉质粘土、粉土、含淤泥质粉质粘土层。含淤泥质粉质黏土夹粉土主要分布于老河道及河漫滩处，层厚1.6～8.2m，土层透水系数高，含水量大。立交桥的永久结构应采取止水方式防水，并考虑抗浮设计，才能保证结构的安全性和耐久性。
结合桥位周边建筑、河道、路网、已有桥梁，综合比选高架桥上跨方案和路堑下穿方案，桥梁上跨方案由于相交道路众多，并且需要向东上跨南淝河，桥梁规模较大，工程占地面积大，工程造价高，对周边环境影响大，且在城市中心区主干路阻挡两侧视野，景观效果较差。
路堑下穿方案，工程规模较小，工程占地面积大小、工程造价低，视野通透，具有较好的景观效果，对周边人文环境影响较小。为保证施工期间周围建筑安全，且由于长江东大街沿线现况及规划市政管线数量较多，为方便管线施工，采用先施工排桩加止水旋喷桩的支护结构，然后开挖作U槽，并且将排桩与U槽顶部采用帽梁连接，共同承受路面荷载及侧向土压力，且起到防水、抗浮作用。
3 结构设计及适用性
3.1排桩的设计
排桩结构在施工阶段作为开挖支护结构，阻止地下水渗流进入基坑，在使用阶段与U槽顶部通过帽梁连成整体共同承受侧向土压力，兼有抵抗水浮力的作用。设计中需要同时考虑排桩的作为支护结构与永久结构两种不同受力状态。排桩作为支护结构，结合地质条件按照不同最大开挖深度设计为不同直径，分为80cm、100cm、120cm，桩间净距10cm作为旋喷止水帷幕施工空间。
施工阶段排桩的内里计算如下图所示：由于地下常水位较高，地质条件较差，按水土分算模式考虑。
开挖深度8.5m包络图 开挖深度6.1m包络图
开挖4.5m包络图
使用阶段排桩作为永久结构内里计算采用如下计算简图，土体对结构约束作用采用土弹簧模拟，底板以下桩基采用拉压弹簧模拟约束，底板以上及底板底采用只受压弹簧模拟，U槽侧壁节点与排桩之间采用刚性连接模拟。需要注意的是施工阶段所计算出排桩内力需要与使用阶段排桩内力进行组合作为排桩配筋的设计内力。并进行按抗浮水位，进行排桩抗拔验算。
计算简图 计算模型单元图
3.2临时支撑设计
架设排桩之间的横向临时支撑是保证施工阶段排桩结构安全的必要措施，应按整个开挖过程中，横向支撑最大内力进行计算，采取措施保证临时横向支撑轴向受力，横撑长度较大时，可在横撑中间设置竖向支撑，减小横撑长细比，确保横撑不发生受压失稳。为实现排桩均匀受力，可在横撑与排桩接触位置设置腰梁。
3.2 U槽设计及基础处理
根据开挖深度设置不同的U槽侧壁厚度，按使用阶段计算由排桩传递的侧向土压力，按普通钢筋构件设计，裂缝宽度按规范要求小于0.2mm，可按使用阶段最不利状况进行设计，由于地址条件较差，底板下方淤泥质土，施工底板采用CFG桩进行地基处理，满足200Kpa地基承载力要求。 3.3防水、排水措施
由于地下水位较高，为便于开挖施工、保证结构耐久性，设置三道防水措施。第一道防水措施：排桩之间高压旋喷桩止水帷幕，防止排桩桩间渗水，保证施工期间基坑内无水开挖作业。第二道防水措施：U槽与排桩之间卷材防水层，保证主体受力结构U型槽即使发生小于规范要求的裂缝时不至于由于局部渗水，影响耐久性，第三道防水措施，位于U槽节段之间采用橡胶条，防止渗水进入U槽顶板以上影响路基路面耐久性。防水措施固然重要同时也要注重排水措施，在U槽全线最低点设置集中排水口，排除路面及结构渗水。
3.4结构特点
路堑下穿结构常用形式有闭合框架、U槽加盖板
排桩加U槽结构，较常规排桩结构即起到施工阶段临时支护的作用，保护周边建筑、管线，在使用阶段又与U槽共同承受路面荷载及侧向土压力，可谓一举两得，经济合理。特别适用于地质条件差，抗浮设防水位高，施工场地受限，周边管线众多的城市中心区，且景观效果好，无地上建筑，充分利用地下空间，节省城市空间。
结构形式特点对比
咬合桩加盖板 U槽加排桩加盖板 U槽加盖板 闭合框架
施工工序 少 多 少 少
工程造价 较高 高 低 低
地质要求 高 低 低 较低
施工场地要求 低 低 高 高
对环境影响 较小 小 大 大
对管线影响 小 较小 大 较大
地下水位高时 不适用 适用 一般适用 一般适用
闭合框架，明挖施工法，施工占地较大，受周边构筑物，对管线影响范围加大。
顶推施工法（仅适用于短距离顶推），整体性强，常用于下穿铁路。
常规U槽加盖板，抗浮水位较低，明挖施工法，施工占地较大，受周边构筑物，对管线影响范围加大。
咬合桩加盖板，适用于地下水位低，地质条件好，对施工机具要求高，施工机具费用高。
U槽加排桩加盖板
4 施工技术要点
4.1施工步序
场地整平施工排桩及桩顶小帽梁，及桩间止水的高压旋喷桩——开挖路堑内土体，约3m深，架设横向支撑——继续开挖路堑内土体至设计高，施工U槽底板及侧壁以外的卷材防水层——施工U形槽底板及侧壁——U槽与排桩用大帽梁连接——拆除横向支撑——施工上部结构盖板至成桥。
4.2施工要点
1）在实施降水前必须先完成降水区域的止水封闭工作。
2）分块施工时应分别设置旋喷止水封闭区域。
3）在实施降水过程中，应加强对周边建筑物的观测，以免出现降水引起两侧建筑物沉降。
4）开挖路堑土方厚度达到一定数时对排桩进行临时支承，并对临时支承杆设置中间支承，以保证临时支撑杆不发生失稳状况。
5）在土方开挖过程中，应在支承范围内交替对临时支承杆进行支承。
6）应控制土方开挖深度，确保路堑全长范围内开挖面均匀，无突变。临时支承杆必须在U型槽砼强度达到90%以上后方可拆除。
7）封闭开挖区域范围内的止水旋喷桩必须打入基岩。
5 结语
马鞍山路立交受充分考虑结合周边环境及地质条件，水文条件、景观因素，受力合理、节约工程造价，建成后取得了很好的社会反响，将为提升该地区交通便利条件，带来持久的经济效益和社会效益。U槽加排桩支护路堑结构组合体系无论在设计方面还是施工方面，与常规路堑结构均有较大差异，又存在自身特点，本文对该种结构进行研究，并以2009年竣工的马鞍山路立交为例，介绍了该类桥型的设计、总体的施工方法以及需要注意监控的内容。希望为该类桥梁的设计和施工提供参考。
参考文献：
[1]建筑基坑设计规范
【关键词】 U槽;排桩;适用性;设计;施工
【Abstract】 U slots and pile cutting structure with a combined structure， this structure overpass in downtown crowded city， which can solve the problem of traffic congestion， but also can save land， the rational use of city space， reduce the impact of road network surrounding， especially high water table， no open excavation construction site after the completion of the landscape， has good effect， combining with the engineering example， introduces in detail the structure， design， construction， monitoring target and corresponding precautions.
【Key Words】 U slots; pile cutting; design; construction
引言：U槽加排桩路堑结构具有组合结构的特点，此结构形式立交桥在繁华拥挤的城市之中，即能解决交通拥堵问题，又可节约用地，合理利用城市空间，减少对路网周边的影响，特别地下水位高的，不具明挖施工的建设场地，建成后具有较好的景观效果，与周边环境融合协调。
1 工程概述
马鞍山路立交工程位于安徽省合肥市长江中路上，立交形式为路堑式结构，下穿桥起点为西侧省煤炭局门口，穿越环城东、环城南路及马鞍山路，终点至新长城大酒店附近，东侧与南淝河桥相接，全长290m（排桩支护范围270m米，明挖范围20m）。在与马鞍山路及长江路桥交口处，U型槽上方盖有两跨（2X13.7m）预应力砼现浇连续实体板，范围宽63.62m，供马鞍山路及长江路桥上跨长江东大街车辆通行。
2 桥型的选定
根据地质报告详勘，马鞍山路立交，地貌单元属南淝河一级阶地及老河道、河漫滩，马鞍山路以西为一级阶地前缘，以东为南淝河河漫滩，中部局部为南淝河老河道。南淝河河道及河漫滩处地表上部普遍分布有新近沉积的松软粉质粘土、粉土、含淤泥质粉质粘土层。含淤泥质粉质黏土夹粉土主要分布于老河道及河漫滩处，层厚1.6～8.2m，土层透水系数高，含水量大。立交桥的永久结构应采取止水方式防水，并考虑抗浮设计，才能保证结构的安全性和耐久性。
结合桥位周边建筑、河道、路网、已有桥梁，综合比选高架桥上跨方案和路堑下穿方案，桥梁上跨方案由于相交道路众多，并且需要向东上跨南淝河，桥梁规模较大，工程占地面积大，工程造价高，对周边环境影响大，且在城市中心区主干路阻挡两侧视野，景观效果较差。
路堑下穿方案，工程规模较小，工程占地面积大小、工程造价低，视野通透，具有较好的景观效果，对周边人文环境影响较小。为保证施工期间周围建筑安全，且由于长江东大街沿线现况及规划市政管线数量较多，为方便管线施工，采用先施工排桩加止水旋喷桩的支护结构，然后开挖作U槽，并且将排桩与U槽顶部采用帽梁连接，共同承受路面荷载及侧向土压力，且起到防水、抗浮作用。
3 结构设计及适用性
3.1排桩的设计
排桩结构在施工阶段作为开挖支护结构，阻止地下水渗流进入基坑，在使用阶段与U槽顶部通过帽梁连成整体共同承受侧向土压力，兼有抵抗水浮力的作用。设计中需要同时考虑排桩的作为支护结构与永久结构两种不同受力状态。排桩作为支护结构，结合地质条件按照不同最大开挖深度设计为不同直径，分为80cm、100cm、120cm，桩间净距10cm作为旋喷止水帷幕施工空间。
施工阶段排桩的内里计算如下图所示：由于地下常水位较高，地质条件较差，按水土分算模式考虑。
开挖深度8.5m包络图 开挖深度6.1m包络图
开挖4.5m包络图
使用阶段排桩作为永久结构内里计算采用如下计算简图，土体对结构约束作用采用土弹簧模拟，底板以下桩基采用拉压弹簧模拟约束，底板以上及底板底采用只受压弹簧模拟，U槽侧壁节点与排桩之间采用刚性连接模拟。需要注意的是施工阶段所计算出排桩内力需要与使用阶段排桩内力进行组合作为排桩配筋的设计内力。并进行按抗浮水位，进行排桩抗拔验算。
计算简图 计算模型单元图
3.2临时支撑设计
架设排桩之间的横向临时支撑是保证施工阶段排桩结构安全的必要措施，应按整个开挖过程中，横向支撑最大内力进行计算，采取措施保证临时横向支撑轴向受力，横撑长度较大时，可在横撑中间设置竖向支撑，减小横撑长细比，确保横撑不发生受压失稳。为实现排桩均匀受力，可在横撑与排桩接触位置设置腰梁。
3.2 U槽设计及基础处理
根据开挖深度设置不同的U槽侧壁厚度，按使用阶段计算由排桩传递的侧向土压力，按普通钢筋构件设计，裂缝宽度按规范要求小于0.2mm，可按使用阶段最不利状况进行设计，由于地址条件较差，底板下方淤泥质土，施工底板采用CFG桩进行地基处理，满足200Kpa地基承载力要求。 3.3防水、排水措施
由于地下水位较高，为便于开挖施工、保证结构耐久性，设置三道防水措施。第一道防水措施：排桩之间高压旋喷桩止水帷幕，防止排桩桩间渗水，保证施工期间基坑内无水开挖作业。第二道防水措施：U槽与排桩之间卷材防水层，保证主体受力结构U型槽即使发生小于规范要求的裂缝时不至于由于局部渗水，影响耐久性，第三道防水措施，位于U槽节段之间采用橡胶条，防止渗水进入U槽顶板以上影响路基路面耐久性。防水措施固然重要同时也要注重排水措施，在U槽全线最低点设置集中排水口，排除路面及结构渗水。
3.4结构特点
路堑下穿结构常用形式有闭合框架、U槽加盖板
排桩加U槽结构，较常规排桩结构即起到施工阶段临时支护的作用，保护周边建筑、管线，在使用阶段又与U槽共同承受路面荷载及侧向土压力，可谓一举两得，经济合理。特别适用于地质条件差，抗浮设防水位高，施工场地受限，周边管线众多的城市中心区，且景观效果好，无地上建筑，充分利用地下空间，节省城市空间。
结构形式特点对比
咬合桩加盖板 U槽加排桩加盖板 U槽加盖板 闭合框架
施工工序 少 多 少 少
工程造价 较高 高 低 低
地质要求 高 低 低 较低
施工场地要求 低 低 高 高
对环境影响 较小 小 大 大
对管线影响 小 较小 大 较大
地下水位高时 不适用 适用 一般适用 一般适用
闭合框架，明挖施工法，施工占地较大，受周边构筑物，对管线影响范围加大。
顶推施工法（仅适用于短距离顶推），整体性强，常用于下穿铁路。
常规U槽加盖板，抗浮水位较低，明挖施工法，施工占地较大，受周边构筑物，对管线影响范围加大。
咬合桩加盖板，适用于地下水位低，地质条件好，对施工机具要求高，施工机具费用高。
U槽加排桩加盖板
4 施工技术要点
4.1施工步序
场地整平施工排桩及桩顶小帽梁，及桩间止水的高压旋喷桩——开挖路堑内土体，约3m深，架设横向支撑——继续开挖路堑内土体至设计高，施工U槽底板及侧壁以外的卷材防水层——施工U形槽底板及侧壁——U槽与排桩用大帽梁连接——拆除横向支撑——施工上部结构盖板至成桥。
4.2施工要点
1）在实施降水前必须先完成降水区域的止水封闭工作。
2）分块施工时应分别设置旋喷止水封闭区域。
3）在实施降水过程中，应加强对周边建筑物的观测，以免出现降水引起两侧建筑物沉降。
4）开挖路堑土方厚度达到一定数时对排桩进行临时支承，并对临时支承杆设置中间支承，以保证临时支撑杆不发生失稳状况。
5）在土方开挖过程中，应在支承范围内交替对临时支承杆进行支承。
6）应控制土方开挖深度，确保路堑全长范围内开挖面均匀，无突变。临时支承杆必须在U型槽砼强度达到90%以上后方可拆除。
7）封闭开挖区域范围内的止水旋喷桩必须打入基岩。
5 结语
马鞍山路立交受充分考虑结合周边环境及地质条件，水文条件、景观因素，受力合理、节约工程造价，建成后取得了很好的社会反响，将为提升该地区交通便利条件，带来持久的经济效益和社会效益。U槽加排桩支护路堑结构组合体系无论在设计方面还是施工方面，与常规路堑结构均有较大差异，又存在自身特点，本文对该种结构进行研究，并以2009年竣工的马鞍山路立交为例，介绍了该类桥型的设计、总体的施工方法以及需要注意监控的内容。希望为该类桥梁的设计和施工提供参考。
参考文献：
[1]建筑基坑设计规范