淺談合肥市二環東路下穿橋的設計

摘要：城市下穿橋在設計時，往往要考慮各種管線的穿越方案，下挖道路部分因兩側建筑物等原因無法放坡給施工帶來不便；合肥市二環東路下穿橋在設計時上部主橋采用小箱梁，兩側管線橋采用預制工字梁拼接箱梁的方式解決道路左側螺絲崗變電所強電管線的穿越，下部采用咬合樁作為支撐體系，很好地解決了城市下穿橋梁的設計難題。

關鍵詞：下穿橋 管線 咬合樁 工字梁

1 概述

合肥市二環東路為中心城區南北向出城通道，向北直達北環高速公路、合徐高速公路，通往蚌埠、徐州方向。向南通往合安、合寧高速方向，連接機場、經濟技術開發區。向西通中心城區，向東通往肥東、巢湖、馬鞍山、南京等地。為了適應合肥市經濟和交通量的快速發展，保障二環東路日益繁忙的交通需要，采用二環東路下穿裕溪路的方案。

下穿立交橋主橋跨越二環東路，跨徑28.2米，寬111米，主橋上部為預應力砼簡支小箱梁。由于主橋靠近合肥市螺絲崗變電所且為了滿足部分高壓線穿越二環東路的需要，在主橋兩側設計管線橋，專供110kV及10kV高壓管線通行。

2 上部結構方案設計

2.1 方案設計

管線橋采用預應力混凝土結構形式。由于合肥市還沒有110kV及10kV高壓線專用橋梁的先例，本設計根據管線穿越橋梁的要求、結合路線縱坡、橋下凈空、管線埋置深度、橋梁美觀等因素綜合考慮管線橋梁的斷面形式，初步擬定如下三個橋梁斷面：

方案一采用獨立的箱梁結構形式，每個箱室之間預留10cm空隙，管線通過各個獨立的箱式穿過管線橋。這種斷面形式優點：每個箱室抗彎及抗扭剛度大，施工周期較短；缺點：橋梁需要大型機械吊裝，管線施工較為困難，不利管線散熱。

方案二采用倒置的T梁結構形式，在上緣馬蹄部位每隔2米設置高度為32cm的橫梁以增強各片梁肋之間的橫向聯系，管線設置在兩道梁肋之間。施工時可先預制主梁，然后連接兩道梁肋之間的濕接縫形成整體。這種斷面形式的優點為：開口斷面便于管線散熱，橋梁預制吊裝及管線施工簡單，施工周期較短；缺點：結構抗彎及抗扭剛度低，美觀性較差。

方案三采用由工字梁組成的單箱多室箱梁結構形式，在頂部每隔2米設置18cm高的橫向加強支撐，管線布置在各個箱室中穿過管線橋，每個箱室由左右兩片工字梁通過上下翼緣濕接縫形成整體。這種結結構抗扭剛度大，預制吊裝及管線施工較為簡單；缺點：施工周期較長，不利管線散熱。

綜合以上方案，并結合管線施工要求，以方案三為本橋的推薦方案，并在主梁上增設散熱孔。

2.2 預應力設計

管線橋梁高1.73m，由于本橋管線及其附屬設施荷載較大且斷面尺寸有所限制，本橋采用部分預應力A類構件設計，鋼束布置如下：

其中中梁N1～N3采用7根15Φs15.2鋼束，N4采用5根15Φs15.2鋼束，邊梁均采用4根15Φs15.2鋼束。

3 下部咬合樁設計

路塹支護及橋梁下部結構采用咬合樁體系。由于本項目下穿需要，導致下穿路基開挖深度大（最深處9m）、范圍廣。而且路基圍護結構是本工程的前期保障，承擔施工過程中的擋土和止水功能。由于二環東路兩側土地成本昂貴，周邊的約束條件也比較復雜，本橋設計采用咬合樁支護體系可以節約施工空間、避免類似施工地下連續墻時因放坡需要引起的大規模地面開挖，另外將圍護結構與主體結構結合，可以減小橋臺帶來的開挖工程量，因此咬合樁在合肥市的大建設中被迅速推廣。

本橋位處咬合樁均采用鋼筋混凝土樁基，咬合深度均為20cm；外露高度大于5.0米時采用1.2米樁徑，中心間距1.0米；外露高度小于5米時采用1.0米樁徑，間距0.8米，下部埋置深度根據計算取2.5倍樁基外露高度；在咬合樁接縫背后采用水泥旋噴樁形成止水帷幕。

4 結論與建議

合肥市二環東路下穿橋施工過程比較順利，咬合樁支撐體系計算最大水平位移為2cm，實測值為1.6cm，均滿足設計要求，全橋于2010年底建成通車，管線橋內各種管線已布置完畢且螺絲崗變電所已恢復供電。通過本工程的設計，主要有以下兩點認識與建議：

①采用預制工字梁拼裝成單箱多室箱梁供強電管線穿越，具有技術可靠、施工便捷的優勢，可為類似工程提供設計參考。②采用咬合樁作為支撐體系可很好解決城市下穿橋梁施工無法放坡的難題，同時具有支撐深度大、技術成熟、施工工藝成熟的優勢。

參考文獻：

[1]周學領.咬合樁復合結構設計理論及方法研究[D].同濟大學研究生論文，2007.3.

[2]鐵建偉.咬合樁的應用研究[M].公路，2007，11（69～72）.

[3]廖少明.周學領等.咬合樁支護結構的抗彎承載特性研究[M].巖土工程學報，2008，1(72～78).