樁蓋板結構計算分析

武 揚

（山西省城鄉規劃設計研究院，山西 太原 030001）

1 概述

樁蓋板結構是指樁基接蓋梁，在蓋梁上擱置蓋板，有時也可不做蓋梁，蓋板直接放置在樁基上。蓋板跨度視被跨越管線要求確定，考慮樁基施工對管線影響，應注意管線與蓋梁間需留夠安全距離。與常規橋梁結構相比，樁蓋板結構有造價低廉、構造簡單、施工方便、無需遷改管線等優點。因此，樁蓋板結構在市政道路、鐵路建設中得到廣泛應用。本文依托某實際工程，對樁蓋板結構設計進行總結探討。

2 工程概況

某新建道路寬40m，在交叉口以北地下有兩條天然氣管線，根據天然氣公司提供的資料，管徑分別為D250 和D500，兩管線平均間距為8.5m，管線埋深在原地面下4～5m。該處路基為高填方路堤，最大填筑高度約9.3m，同時管線下方存在煤炭采空區，屬淺層開采，對工程影響較大。由于采空區的存在，高填方路堤在重力作用下可能會造成地基不均勻沉降，進而導致管道局部受彎，嚴重情況下管道會在連接處開裂漏氣，影響運營安全。

為保證天然氣管正常運營，不遷移管線。為預防高填方路堤對管線不利影響，決定采取以下方案：首先對管線下方采空區注漿加固處理，然后在管線上方修建一樁蓋板結構，增加管線上方土體的剛度，減小管線處應力集中，防止土體發生不均勻沉降，進而危及管線安全運營。樁基及蓋板施工時，為避免對管線造成干擾，樁蓋板結構和管線間保證至少有3m 凈距。

3 樁蓋板構造設計

該處地下無巖層，采用摩擦樁。兩天然氣管線不是平行布置，間距是變化的，為保證結構與管線最小凈距3m，因此兩管線間只布置一排樁基，管線兩側各布置一排樁基，結構形式為跨徑10m 的兩跨連續結構。路堤坡腳處寬70m，考慮一定富余度，布置8 塊蓋板，每塊寬10m，蓋板間橫向留2cm 縫。樁蓋板平面布置如下1 所示。

圖1 蓋板布置示意圖

圖2 樁蓋板立面圖

4 樁蓋板結構計算分析

4.1 蓋板計算分析

蓋板可近似為兩跨連續單向板，將填土面荷載轉化為均布線荷載計算，或者采用有限元法計算。板計算跨徑取支撐面中心線間距，抗剪計算采用凈跨徑。由于板上填土厚度達9.3m，因此可不考慮車輛荷載作用，只考慮蓋板自重及填土荷載。

蓋板配筋計算時，應考慮地基對蓋板支撐作用，根據地質資料，考慮地基支撐剛度折減一半，按100kN/m2計。填土重按18kN/m3計，蓋板重按25kN/m3計。則板上荷載為18×9.3+25×1-100＝92.4kPa，按連續梁計算板上荷載為92.4×10＝924kN/m。

計算得最大正彎矩6500kN·m，需鋼筋面積22041mm2；板下緣配置C25 鋼筋72 根；墩頂處最大負彎矩11550kN·m，需鋼筋面積40137mm2，因此板上緣配置C16 通長鋼筋37 根，墩頂處C25 加強鋼筋72 根。

4.2 蓋梁計算分析

蓋梁埋在土中，裂縫寬度可不控制。計算蓋梁及樁基時，偏安全地認為路堤填土及蓋板荷載全部作用于蓋梁上。依據新版規范《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》（JTG 3362-2018）（以簡稱《公橋規》），蓋梁宜按框架結構分析計算。對于跨高比小于5 的蓋梁按深梁計算。

蓋梁上部土荷載及蓋板自重轉化為均布線荷載：（9.3*18+25）*10＝1924kN/m，按兩跨連續梁計算得橋臺處反力7215kN，橋墩處反力12015kN。將作用于蓋梁均布力等效為10 個集中力，間距1m，橋臺蓋梁集中力為721.5kN，橋墩蓋梁集中力為1201.5kN，選取橋墩蓋梁，按《公橋規》8.4 節進行配筋計算。蓋梁上緣及下緣分別配C28 鋼筋14 根，樁頂處蓋梁上緣配置C28 加強筋14 根。

4.3 樁基計算分析

按連續梁算得橋臺和橋墩處支反力分別為7215kN 和12015kN，則單樁頂作用力為3608kN 和6013kN，根據地質資料采用直徑1.5m 圓樁，算得樁長分別為35m和55m。采空區位于地下30m 左右，樁端應穿透采空區置于穩定土層中。同時，采空區需注漿治理檢驗合格后方可施工。

5 結語

樁蓋板結構類似于蓋板涵，常用于跨越地下不可遷移的管線，但樁蓋板結構因其基礎承載力高，結構剛度大，因此適用于填土較高，跨徑較大的情況。樁蓋板結構研究較少，本文以某實際工程為例，詳細介紹了樁蓋板構造設計及計算過程，為以后同類型工程提供參考借鑒。