1、1连云港市圣湖路下穿临连高速 U 型槽设计摘要：U 型槽结构多用于上跨桥的下穿路段或者地道桥的引道部分，适用于地下水较高的地区，设计时有其自身的特性。本文主要介绍了 U型槽的总体设计、抗浮设计、地基处理设计、结构防水设计以及基坑支护设计，提出了 U 型槽通过底板外挑来解决抗浮的新思路，总结了这类结构沉降为零的特点，指出了结构防水的重点和因地制宜地考虑基坑支护措施，供同行借鉴与参考。 关键词：桥梁；下穿；U 型槽；设计、处理、措施 中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号： 1 工程概况 近年来，随着连云港市城市功能提升到国家战略层面，来连云港旅游的人数出现“井喷”现象，圣湖路作为进
2、驻花果山的西入口，其交通功能日渐凸显。本段圣湖路起点为科苑路，终点为杏坛路，全长约600m，为城市主干道，红线宽度 50m，设计车速 50km/h，在 K0+370 处需下穿临连高速公路，项目地理位置见图 1。 2图 1 项目地理位置 2 地质条件 根据钻探资料可知，各土层主要特征如下： 黏土，平均层厚 1.9m，重度 18.5kN/m3,黏聚力 31.1kPa,内摩擦角 5.50，地基承载力特征值 60 kPa。淤泥，平均层厚 9.0m,重度 15.9kN/m3,黏聚力 12kPa,内摩擦角30，地基承载力特征值 40 kPa。黏土，平均层厚 5.0m，重度19.2kN/m3,黏聚力 42k
3、Pa,内摩擦角 12.50，地基承载力特征值 100kPa。 3 总体设计 3.1 横断面 临连高速上跨桥为 416m 空心板梁桥，圣湖路需下穿通过。为配合上跨桥的桥跨形式，下穿段横断面采用 4 块板的形式。根据规划部门的要求，下穿段机动车道净空4.5m，非机动车道净空3.5m，下穿横断面见图 2。 3图 2 下穿横断面 3.2 路面结构及地基处理 机动车道最大纵坡 3.85%，非机动车道最大纵坡 2.5%，由于纵坡较大，下穿段面层采用 24cm 钢筋混凝土路面，基层采用抗水稳定性较好的水泥稳定碎石基层（30cm4.5%水泥稳定碎石） ，为满足抗浮及抗渗要求，底板采用 100cmC35 钢筋混
4、凝土结构。 现场自然地坪标高+3.35m 左右，U 型槽底板垫层标高-2.8m，开挖深度 6.15m。为满足基地底承载力和边坡稳定的需要，在 U 型槽底板下施打直径 500mm、间距 1.4m 的粉喷桩进行地基处理，以使地基承载力满足设计要求。同时，由于 U 型槽底板下的粉喷桩对基坑边坡的被动区进行了加固，所以边坡的稳定性和基坑底的抗隆起指标大幅提高。 4 U 型槽抗浮设计 U 型槽底板底标高-2.54m，根据地勘资料可知，地下水位最高为+2.8m，故抗浮计算最高水头为 H=2.8-（-2.54）=5.34m。假设 U 型槽底板两侧各外挑长度为 L，则： 1）底板自重 G1=（52+L）125
5、； 2）人行道外侧挡墙自重 G2=204kN/m； 3）机非挡墙自重 G3=79kN/m； 4）中分带挡墙自重 G4=14kN/m； 5）U 型槽机动车道、非机动车道、人行道路面结构自重G5=1053kN/m； 46）U 型槽外挑长度范围上覆土自重 G4=0.5（L+L+0.5）5.44182。 则总自重=2698.96+220.84L；总浮力 Fk=(525.34+2L) 10=2776.8+20L。 （L1.10m，取 L=1.5m） 。 通过底板两侧各外挑 1.5m，依靠底板外挑段和上覆土的自重，解决U 型槽的抗浮问题，较传统设置抗拔桩的方法，既可以加快施工进度，又可以大幅节省工程造价。
6、 5U 型槽地基处理设计 5.1 基底压应力计算 1）恒载产生的基底压应力：U 型槽总自重 Gk=3030.22 kN/m，q 恒=3030.22/55=55.1kPa； 2）汽车荷载产生的基底压应力： =9.5kPa； 3）基底总压应力 Pk=q 恒+q 汽=55.1+9.5=64.6kPafaz=40kPa。 其中由于 U 型槽为中空结构，没有上覆土（重度 =0） ，故faz=fak=40kPa。 可见，基底承载力不满足要求，需进行地基加固处理。本次设计采用桩径 500mm，间距 1.4m 的粉喷桩处理。粉喷桩按正三角型布置，喷灰量为 65kg/m，28d 立方体抗压强度为 0.8MPa，
7、90d 立方体抗压强度为1.5MPa。 5.2 粉喷桩计算1 5.2.1 单桩承载力计算 5=3.140.5105.7+0.51003.140.252=89.5+9.8=99.3kN； =0.2515003.140.252=73.6 kN； 单桩承载力 Ra=min Ra1 ，Ra2=73.6kN。 5.2.2 复合地基承载力计算 =0.1157（0.251500）+0.8（1-0.1157）40=43.4+28.3=71.7KPaPK=64.6 kPa。 其中：。 故采用桩径 500mm、间距 1.4m 的粉喷桩处理，能满足地基承载力的要求。 5.3 沉降计算 5.3.1 基底压应力 P=5
8、5.1+0.49.5=58.9kPa。 5.3.2 基底附加压应力 P0=P-h=58.9-（1.918.5+4.2515.9）=-43.8kPa0，取P0=0。 5.3.2 最终沉降量 。 可见基底附加应力随着开挖深度的增加而减小，当到临界深度时，基底附加应力等于零，故沉降为零，这就是典型的浮式基础（也叫补偿基础） 。 6U 型槽结构防水设计2-3 根据 GB50108-2008地下工程防水技术规范 ，确定防水等级为一级，6防水设防要求分为主体结构防水和变形缝防水。其中：主体结构采用 C35防水混凝土（抗渗等级 P8） ，外包 EVA 塑料防水板；变形缝处采用 3 道防水措施，第 1 道采用
9、外贴式橡胶止水带（GSE5 型钢带止水带） ，第 2 道采用中埋式橡胶止水带（GRE7 型） ，第 3 道采用防水密封材料（聚硫密封膏嵌缝） ，3 道防水措施当中，第 2 道起主要作用。沉降缝处采用直径28?、间距 20cm 的钢筋作为传力杆，刚柔相济的形式，帮助中埋式橡胶止水带抗剪。底板防水处理见图 2。 图 2 底板防水处理 7 基坑支护设计 由于下穿段两侧用地近期均为稻田，具备开挖放坡的条件，所以基坑支护采用造价较省、施工方便的分级放坡的形式，同时根据计算，为保证边坡的稳定性，在边坡上施打桩径 500mm、间距 1.0m 的粉喷桩。具体设计分为 2 级放坡，坡度均为 1:2。其中：第 1
10、 级至淤泥层顶（标高为+1.45m） ，中间设置 5.5m 宽平台（圆弧滑动面外） ；第 2 级边坡至设计基7坑底（标高为-2.80m） ，第 2 级边坡采用粉喷桩处理，桩间距为 1.0m，U型槽底板下的粉喷桩间距为 1.4m，粉喷桩桩底标高均为-8.5m。粉喷桩+分级放坡基坑支护详图 3。 图 3 粉喷桩+分级放坡基坑支护 8 结语 圣湖路下穿通车 4 年来，大大缓解了进驻景区花果山的交通压力。由于采用了钢筋混凝土路面，其水稳定性、抗滑性能指标明显优于沥青路面，所以使用至今未见丝毫损坏现象，同时施工单位严格按照防水设计图进行施工，使用至今未见 U 型槽结构出现渗水、漏水现象。该工程的成功实施，为以后连云港同类工程的设计积累了经验。 参考文献： 1 中国建筑科学研究院JGJ 79-2002 建筑地基处理技术规范S.北京：中国建筑工业出版社，2002. 2 总参工程兵科研三所GB 50108-2008 地下工程防水技术规范S.北京：中国计划出版社，2009. 3罗海兵，薛爱华. 海棠路下穿陇海铁路立交桥设计 J.中国市政工程，2008（4）：23-24.
