浅谈合肥市二环东路下穿桥的设计

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摘要：城市下穿桥在设计时，往往要考虑各种管线的穿越方案，下挖道路部分因两侧建筑物等原因无法放坡给施工带来不便；合肥市二环东路下穿桥在设计时上部主桥采用小箱梁，两侧管线桥采用预制工字梁拼接箱梁的方式解决道路左侧螺丝岗变电所强电管线的穿越，下部采用咬合桩作为支撑体系，很好地解决了城市下穿桥梁的设计难题。

关键词：下穿桥 管线 咬合桩 工字梁

1 概述

合肥市二环东路为中心城区南北向出城通道，向北直达北环高速公路、合徐高速公路，通往蚌埠、徐州方向。向南通往合安、合宁高速方向，连接机场、经济技术开发区。向西通中心城区，向东通往肥东、巢湖、马鞍山、南京等地。为了适应合肥市经济和交通量的快速发展，保障二环东路日益繁忙的交通需要，采用二环东路下穿裕溪路的方案。

下穿立交桥主桥跨越二环东路，跨径28.2米，宽111米，主桥上部为预应力砼简支小箱梁。由于主桥靠近合肥市螺丝岗变电所且为了满足部分高压线穿越二环东路的需要，在主桥两侧设计管线桥，专供110kV及10kV高压管线通行。

2 上部结构方案设计

2.1 方案设计

管线桥采用预应力混凝土结构形式。由于合肥市还没有110kV及10kV高压线专用桥梁的先例，本设计根据管线穿越桥梁的要求、结合路线纵坡、桥下净空、管线埋置深度、桥梁美观等因素综合考虑管线桥梁的断面形式，初步拟定如下三个桥梁断面：

方案一采用独立的箱梁结构形式，每个箱室之间预留10cm空隙，管线通过各个独立的箱式穿过管线桥。这种断面形式优点：每个箱室抗弯及抗扭刚度大，施工周期较短；缺点：桥梁需要大型机械吊装，管线施工较为困难，不利管线散热。

方案二采用倒置的T梁结构形式，在上缘马蹄部位每隔2米设置高度为32cm的横梁以增强各片梁肋之间的横向联系，管线设置在两道梁肋之间。施工时可先预制主梁，然后连接两道梁肋之间的湿接缝形成整体。这种断面形式的优点为：开口断面便于管线散热，桥梁预制吊装及管线施工简单，施工周期较短；缺点：结构抗弯及抗扭刚度低，美观性较差。

方案三采用由工字梁组成的单箱多室箱梁结构形式，在顶部每隔2米设置18cm高的横向加强支撑，管线布置在各个箱室中穿过管线桥，每个箱室由左右两片工字梁通过上下翼缘湿接缝形成整体。这种结结构抗扭刚度大，预制吊装及管线施工较为简单；缺点：施工周期较长，不利管线散热。

综合以上方案，并结合管线施工要求，以方案三为本桥的推荐方案，并在主梁上增设散热孔。

2.2 预应力设计

管线桥梁高1.73m，由于本桥管线及其附属设施荷载较大且断面尺寸有所限制，本桥采用部分预应力A类构件设计，钢束布置如下：

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

3 下部咬合桩设计

路堑支护及桥梁下部结构采用咬合桩体系。由于本项目下穿需要，导致下穿路基开挖深度大（最深处9m）、范围广。而且路基围护结构是本工程的前期保障，承担施工过程中的挡土和止水功能。由于二环东路两侧土地成本昂贵，周边的约束条件也比较复杂，本桥设计采用咬合桩支护体系可以节约施工空间、避免类似施工地下连续墙时因放坡需要引起的大规模地面开挖，另外将围护结构与主体结构结合，可以减小桥台带来的开挖工程量，因此咬合桩在合肥市的大建设中被迅速推广。

本桥位处咬合桩均采用钢筋混凝土桩基，咬合深度均为20cm；外露高度大于5.0米时采用1.2米桩径，中心间距1.0米；外露高度小于5米时采用1.0米桩径，间距0.8米，下部埋置深度根据计算取2.5倍桩基外露高度；在咬合桩接缝背后采用水泥旋喷桩形成止水帷幕。

4 结论与建议

合肥市二环东路下穿桥施工过程比较顺利，咬合桩支撑体系计算最大水平位移为2cm，实测值为1.6cm，均满足设计要求，全桥于2010年底建成通车，管线桥内各种管线已布置完毕且螺丝岗变电所已恢复供电。通过本工程的设计，主要有以下两点认识与建议：

①采用预制工字梁拼装成单箱多室箱梁供强电管线穿越，具有技术可靠、施工便捷的优势，可为类似工程提供设计参考。②采用咬合桩作为支撑体系可很好解决城市下穿桥梁施工无法放坡的难题，同时具有支撑深度大、技术成熟、施工工艺成熟的优势。

参考文献：

[1]周学领.咬合桩复合结构设计理论及方法研究[D].同济大学研究生论文，2007.3.

[2]铁建伟.咬合桩的应用研究[M].公路，2007，11（69～72）.

[3]廖少明.周学领等.咬合桩支护结构的抗弯承载特性研究[M].岩土工程学报，2008，1(72～78).