桩墙框架结构在桥梁的应用

桩墙框架结构方案、设计、施工
桥梁结构中的桩墙框架结构是从民用高层建筑和地下人防工程中的盖板结构发展过来的一种用于地下穿越的新型结构。

这种结构通常采用全逆做法施工，主要用于下穿构筑物。

下面以哈尔滨市大成街路桥工程为例，探讨一下桩墙框架结构方案、设计、施工中的一些问题。

大成街路桥工程位于哈市南岗区，道路为东西走向，西起宣化街，东至南直路，全长3042.695米。

从宣庆街至华山路路段，采用下穿方案下穿哈尔滨体育学院，联通大成街和淮河路，全长475米。

一、方案比较
地道桥结构方案一：采用地道箱涵结构；方案二采用桩墙框构结构。

考虑通风，防火要求，根据技术规范，采用单箱双室结构。

方案一：地道箱涵结构形式如下，地道桥结构全宽17.7米，净宽16米，结构全高8米，车辆通行净空4.7米，结构顶板厚0.5m，底板厚0.5m，侧墙厚0.4m。

方案二采用桩墙框构结构
桩墙框构结构横断面为2跨挑臂刚架连续梁，两侧挑臂各0.5米，结构全宽为19.9米，车辆通行净空4.7米，结构顶板厚0.6m，竖向承重结构为三排桩，两侧边桩直径1米，桩长21m，兼做施工期间的支护桩，中间桩直径0.8米，桩长26米，桩中心矩为1.6米，桩两侧设置各20cm厚的立墙，内填充C30混凝土。

方案比较：
1.结构比较：结构计算均满足公路Ⅰ级荷载要求，结构顶层覆土厚度为1.5m，均能满足结
构安全，适用，耐久的要求。

2.施工难易比较：方案一基坑采用明开挖施工，即开挖至坑底后，浇筑结构底板、外侧墙
和顶板，施工方法简单，但是开挖深度较大，本结构设计深度为9.5米，施工时，结构两侧需要做基坑支护，在局部区域（体院食堂，七层教学楼）距离两侧建筑物特别近，需要做特殊防护。

方案二，逆做方法施工，开挖深度为2.1米，采用比较成熟的钻孔灌注桩，然后盖板，除特殊路段外，边桩在施工期间充当支护结构，施工安全性大大提高。

3.经济比较：
方案一工程总造价为6343.4万，单位造价约为7545元/平米
其中，结构工程每平米造价约为5850元/平米，结构面积为475x17.7=8407.5平方米，结构工程造价为4918.4；支护工程造价按1.5万/米计算，475x2x1.5=1425万。

方案二结构总造价为6431万，单位造价约为7100元/平米
结构面积为475x19.9=9452.5平方米（单价见下表）。

桩墙框构结构造价估算（一节24米）
方案二与方案一总工程造价基本相当。

4. 施工工期：方案二的施工工期要短于方案一。

本工程的宣庆街和华山路现状交通量比较大，采用方案二封闭交通时间较短，对交通影响相对较小。

5. 对校园影响：
方案一的大开挖，基地距地面标高9.5米，对学校学生的生活安全，影响较大，方案二采用逆做方法，开挖约2米左右，对学校的影响相对较小。

从以上比较可以看出，推荐方案更适合本工程。

二、结构设计。

1 计算方法与模型
本节采用桥梁博士3.1计算程序，对主梁进行正常使用极限状态和承载能力极限状态计算。

主要材料采用混凝土C40
采用相同的技术标准和设计依据、设计计算参数。

结构的计算模型如下图所示。

结构计算模型
2 设计荷载
（1）一期恒载
结构自重，按构件实际断面并考虑构造因素计入，容重按26kN/m3计，自重系数1.04。

（2）二期恒载：
结构顶层为10cm防水混凝土，容重25kN/m3，覆土厚度1.6m（含顶板顶层道路结构），容重取23kN/m3，单元宽度按1.4m计，则二期恒载合计：55kN/m；
（3）汽车荷载
汽车荷载等级为公路Ⅰ级。

纵向计算采用车道荷载。

计算弯矩时，车道荷载的均布荷载标准值采用10.0kN/m，计算剪力时，采用15.0kN/m，集中荷载采用200kN。

横向偏载系数1.15，横向分布系数按刚接板梁法计算，取为0.345。

（4）温度荷载
整体温差：体系整体按升温50°C，降温30°C计。

（5）支座沉降
基础不均匀沉降取为0.5cm。

3.主要计算结果
正常使用状况下，裂缝满足规范要求。

承载能力极限状态基本组合正截面强度验算
结构计算注意问题：，
1.结构建模时取单元宽度，建立平面模型，单元宽度为纵向桩间距离，恒荷载亦为该宽
度恒载。

2.结构约束，桩底固结，桩和顶板固结。

计算模型的选取要和实际情况吻合，才能更好
的饿模拟结构受力状态。

3.顶板厚度的选取和整体刚度又相当大关系，根据计算，由于温度力，沉降等影响，过
度增加顶板厚度，使整体刚度增加，反而更不能满足结构安全条件。

4.结构温度荷载可以不考虑梯度温度，考虑整体升温，降温即可。

5.结构位移荷载，取小，不超过0.5cm即可。

6.桩长计算，参考地下连续墙，不满足2.5d要求。

三施工
本工程采用全逆做法施工，主要施工顺序和注意事项介绍如下：
1.逆作法施工应编制详细的施工组织设计或施工方案，确定施工程序和施工工艺方法，并进行详细的技术交底，严格执行。

2.按设计桩位钻孔，桩顶、底高程，桩位严格按设计进行。

尤其注意护筒深度设置，确保桩基在设计路面高程位置之上的光滑，不出现涨桩情况。

3.清除覆土，打顶板垫层，放置筑浇板，按设计高程做顶板，1）注意高程工程准确。

2）注意顶板垫层设置，保证顶板不变形。

3）模板要易脱落，切勿发生脱模，涨模现象。

4.桩与顶板板交接的节点的强度要满足拆除模板后承受荷载的承载力要求后，可进行板顶道路施工，且可同时进行箱内土方清运工作。

5.进行立墙施工，根据经验，立墙施工时的模板要求非常高，如果出现涨模，脱模后，整体结构外形影响较大，且不易修复。

6.立墙装饰，箱内道路结构施工，
四、结论
桩墙框架结构用于桥梁工程设计有其其它方案不可比的优势，尤其交通繁忙、无法封闭施工的路口，以及施工中对支护要求较高的工程路段，桩墙框架结构成为首选。

但是这种结构在桥梁中应用的还较少，其理论依据还需要更精确地科学证明，包括整个计算模型的取用，平面与空间的力学探讨，桩长计算方法，等待，需要更多的理论，试验，实践。

陈维生
道桥一室。