本文轉載自“施工技術《深基坑工程中大型混凝土棧橋設計與施工分析》，作者：趙升峰，黃廣龍等”，僅用于學習分享，如涉及侵權，請聯系删除！

［摘要］ 以南京某基坑工程為背景，對大型混凝土棧橋結構的總體設計、結構受力特點、豎向承重結構設計以及棧橋梁闆模闆設計與模闆支設方式、梁闆鋼筋施工、棧橋使用要求等若幹關鍵技術進行了分析，并對棧橋使用效果進行了評價。

［關鍵詞］ 深基坑；棧橋；混凝土；内支撐；受力分析；設計；施工

基坑支護體系屬于臨時結構，其安全儲備相對較小，但随着深大基坑的普遍出現，土方開挖量增大，基坑工期增長，突出了“時間效應”現象，給基坑安全帶來較大風險［１］ 。随着土地價格上漲，土地利用率普遍提高，用地紅線内可作為材料堆場、施工通道的場地越來越少，給基坑土方挖運和地下室施工帶來較大困難，因此設置施工棧橋成為一種必要手段。吳海濤等［２］ 介紹了某工程施工過程中将首層内支撐和棧橋闆相結合布置，作為運輸通道和臨時加工區使用；黃炳德等［３］ 對支撐與棧橋結合設計的問題提出了相應的技術措施。

通過設置棧橋，可以很好地改善土方運輸條件，提高土方開挖外運效率，縮短工期，節約工程造價［４⁃５］ 。基坑規範僅提及當支撐作為施工平台時，尚應考慮施工荷載［６］ ，但對棧橋支撐體系具體的設計方案及如何進行受力分析涉及較少，不少岩土工程設計師根據經驗選取結構截面尺寸和配筋，緻使部分工程的棧橋設計結果與實際情況嚴重不符，針對上述缺點，本文系統地分析了棧橋支撐結構梁闆的受力情況和關鍵施工方法，對指導工程的順利實施具有實際意義。

１.１　混凝土棧橋總體設計

新城科技園物聯網産業園科技創新綜合體Ｂ南地塊工程，位于南京市建邺區廣聚路和康文路交叉口東南側，場地三側為已建道路，東側為待建道路。基坑支護樁距離用地紅線僅３.０ｍ，用地紅線便是場地圍牆。基坑總面積約２９ ０００ｍ２，總延米約６８０ｍ，基坑開挖深度１０.３ ～ １０.８ｍ，采用鑽孔灌注樁結合外側ϕ８５０＠１ ２００ 三軸水泥土攪拌樁止水帷幕的支護形式，豎向設置２ 道鋼筋混凝土内支撐。

基坑東西向邊長約２２０. ０ｍ，南北向約１４０.０ｍ，整個基坑土方開挖量約３０.５ 萬ｍ３。工程進度要求緊，而且工程場地全部使用，無材料堆場和渣土車與混凝土泵車轉運和停靠的地方，因此設計施工棧橋成為必要。首道支撐結合施工要求，大面積設置施工棧橋，其具體平面布置如圖１ 所示。

１.２　棧橋結構受力分析

内支撐棧橋一般由棧橋梁、闆及立柱３ 部分結構組成［７］ 。棧橋闆結構體系的計算可根據棧橋布置形式，結合鋼筋混凝土框架結構蓋闆計算方法計算；棧橋梁結構的計算，應結合内支撐的布置形式及受力情況綜合确定。

棧橋結構體系計算需要考慮的荷載主要有以下３ 項：①豎向恒荷載　結構梁闆自重及作用在棧橋闆上的恒荷載；②豎向活荷載　作用在上部棧橋結構闆面上的施工活荷載；③水平向支撐荷載　作用在支撐梁上的水平向土壓力（支撐力）。

基坑工程施工過程中，挖機、渣土車以及混凝土泵車直接在施工棧橋上行走和工作。荷載傳遞路徑為：各類施工活荷載以及棧橋闆面自重荷載一起傳遞到支撐梁上，由支撐梁傳遞到支撐立柱及立柱樁上。

作為深基坑棧橋的結構體系，其受力比較複雜。從工程适用的角度出發，建議把渣土車、挖機、混凝土泵車等不易确定的荷載等效為均布活荷載進行計算。等效均布荷載是為了解決集中荷載和移動荷載的效應計算，采用的是效應相等的原則［８］ ，一般适用于棧橋闆面構件的計算，但是對于棧橋支撐構件如主梁、次梁以及内支撐豎向承重的鋼立柱，則不應直接采用用于棧橋闆面計算的等效均布荷載值進行計算，應根據構件使用性質及其從屬面積的不同，采用綜合荷載對棧橋支撐構件進行計算。其中，從屬面積應結合棧橋具體布置形式按照梁兩側各Ｂ ／２ 梁間距範圍的實際面積确定；棧橋闆面傳遞的豎向荷載應根據棧橋闆面形狀按照結構設計理論進行分配。豎向荷載分配模式是根據樓闆傳遞豎向荷載的方式确定的，具體模式如圖２ 所示。

棧橋支撐梁（ＺＱＬ２）除了受豎向自重、橋面傳遞的活荷載等引起的豎向彎曲作用之外，同時受水平方向的土壓力及水平面内的彎曲作用。兼作棧橋梁的内支撐梁應按雙向偏心受壓杆件進行設計。

本工程棧橋梁結合内支撐布置采用了主梁加十字次梁的布置形式，整個棧橋面積約８ ６５０ｍ２，其中沿支撐軸力作用方向，棧橋梁最大跨度為５.７５ｍ，垂直支撐軸力作用方向棧橋梁跨度為４. ５ｍ，棧橋梁具體截面尺寸和配筋（棧橋支撐梁上下、左右均對稱配筋）如表１ 所示。

１. ３　豎向承重結構設計

棧橋豎向承重結構形式如圖３ 所示，豎向支撐體系的穩定是棧橋安全使用的關鍵環節，棧橋立柱可采用角鋼格構立柱或鋼管立柱。因角鋼格構立柱能承受較大的荷載或較大的偏心荷載，且不影響後期主體結構梁闆鋼筋的鋪設，便于加工，故采用└１８０ ×１６ 四肢等肢角鋼格構柱，角鋼外側包焊４塊４５０ ×３００ ×１２ 方形鋼闆。基坑周邊道路标高比棧橋闆面高０.９ｍ，需設計斜坡棧橋，方便車輛行駛。斜坡棧橋采用１∶ ７坡比，其中斜坡段棧橋梁高度根據現場放樣确定，配筋按照相應位置ＺＱＬ２ 和ＺＱＬ３配筋間距等間距增加。由于２ 道支撐豎向間距較大，故采用［２８ｃ 做剪刀撐，每隔１ 跨設置。剪刀撐長度和角度根據現場角鋼格構立柱間距放樣确定。

施工階段在施工車輛直接作用或較大荷載的棧橋區域，角鋼格構立柱與混凝土棧橋梁接觸面産生較大的豎向剪力，該剪力由托闆傳遞給豎向鋼立闆，再傳遞給角鋼格構立柱。因此，需要在棧橋梁下鋼立柱上設置鋼牛腿或者在梁内鋼牛腿上焊接抗剪能力較強的槽鋼等構件，抗剪構件形式如圖４ 所示。

２.１　棧橋梁闆支模方式

無棧橋闆的支撐梁隻考慮支設梁側面模闆，梁底模利用開挖到設計标高後的土層作為底模，下填１００ｍｍ 厚的碎石壓實後澆築１００ｍｍ 厚Ｃ１５ 混凝土墊層，上鋪油毛氈作為隔離層；有棧橋闆區域的梁、闆采用整體搭設排架的支模形式；土方開挖後由于開挖層為淤泥質粉質黏土，整體的地基承載力較低，故采用鋪填３００ｍｍ 厚的碎石墊層，上澆１５０ｍｍ厚Ｃ２５ 商品混凝土，以确保地基承載力達到設計要求，然後再進行整體排架的搭設。

２. ２　棧橋梁闆模闆設計

模闆支架搭設所用材料：采用ϕ４８ｍｍ ×３.０ｍｍ腳手架鋼管、直角扣件、對接扣件、旋轉扣件、５０ｍｍ ×１００ｍｍ 木方、１８ｍｍ 厚膠合闆、與鋼管配套的可調托座、ϕ１４ｍｍ 穿梁螺栓、Ｕ 形卡、墊木等。

立杆沿梁跨度方向間距為５５０ｍｍ，立杆步距為８００ｍｍ，梁底增加的承重立杆采用可調托座，闆底承重立杆橫向間距或排距為１ １００ｍｍ，梁支撐架搭設高度２ ２００ｍｍ，梁兩側立杆間距１ ３００ｍｍ，采用梁底支撐小楞垂直梁截面方向的承重架支撐形式；梁底增加承重立杆為２ 根， 鋼管類型為ϕ４８ｍｍ ×３.０ｍｍ；承重立杆采用單扣件連接方式。棧橋梁闆模闆支設方式如圖５ 所示。

２.３　棧橋梁闆鋼筋施工

施工順序：鋼管架起主梁上層鋼筋→畫箍筋間距→按間距放箍筋→穿主梁下層縱筋→穿次梁上層鋼筋→按箍筋間距綁紮主梁箍筋→穿次梁下層縱筋→按次梁箍筋間距綁紮次梁箍筋→抽出鋼管将鋼筋骨架置于模闆上，然後進行闆鋼筋施工。

受力鋼筋為一級（ ＨＰＢ３００ ） 和三級鋼筋（ＨＲＢ４００），箍筋為一級鋼筋、主筋為三級鋼筋。鋼筋的下料、預埋件的制作和鋼筋的焊接均在現場進行，配備對焊機、彎曲機、切斷機及電焊機等相應設備。闆鋼筋采用搭接接頭，在同一斷面上接頭數量＜５０％，并錯開距離３５ｄ （ｄ 為鋼筋直徑），且≥５００ｍｍ。為保證混凝土保護層的厚度，在闆底設網格為１. ０ｍ ×１. ０ｍ 定位混凝土墊塊。梁的受力主筋為ϕ２８ｍｍ，故采用直螺紋套筒（套筒長７０ｍｍ，螺距３ｍｍ，套筒外徑４１ｍｍ）連接，接頭不宜位于構件最大彎矩處，應位于梁上層鋼筋中間１／３ 區域。在任一區段内有直螺紋接頭的受力鋼筋截面面積占受力鋼筋總截面面積百分率≤５０％。

２.４　棧橋使用要求

１）棧橋行車區荷載≤３５ｋＰａ，單位施工車輛滿載下≤５５ｔ。現場施工過程中應按上述要求嚴格控制施工棧橋區域的荷載大小，确保荷載滿足設計要求，非棧橋區域嚴禁作用施工荷載。

２）棧橋梁闆混凝土強度等級均為Ｃ３５，棧橋闆厚度為３００ｍｍ，鋼筋保護層厚度為２０ｍｍ，闆配筋采用ϕ１８＠２００（ＨＲＢ４００）雙向雙層。棧橋梁、闆強度均達到１００％設計強度後方可使用。

３）土方裝車作業應輕放，盡量減少裝車沖擊。渣土車在棧橋上應慢速平穩行駛和制動，不應出現緊急制動的情況，特别是滿載土方車，行車速度不得超過５ｋｍ／ ｈ。滿載後遇棧橋面凹凸不平的情況，需處理平整或緩慢駛過，不得強行沖過。汽車式起重機使用支腿工作時，其支腿下須鋪設路基箱。

４）土方運輸車輛配備和調度應保證能滿足運土不間斷的要求，場内車輛行駛應有統一規劃和指揮。在棧橋上的各種挖土、取土設備在挖土、取土半徑範圍内作業時，操作不應過猛，履帶不宜單邊受力，與棧橋邊保持一定的距離。運土車輛在棧橋上行駛時，應在棧橋中間行駛，不單邊行駛或停在一側等待裝土。

５）２ 台挖掘機不得在棧橋上同一跨以及相鄰跨作業，相鄰挖土機停靠工作位置間距應≥１５. ０ｍ。避免出現２ 台滿載設備停靠在同一跨度内等不利荷載分布情況，且土方車不得在同一跨及相鄰跨停留。

６）棧橋出入口範圍坑外土體應采取加固或鋪設路基箱擴散應力等措施。棧橋兩側安全護欄設置應具備足夠強度以确保施工車輛及人員安全，棧橋路面可根據車輛運行需要采取防滑措施［９］ 。

７）施工單位應結合設計要求編制包括施工車輛荷載及具體運行路線等相關内容的施工方案，施工方案經參建各方認可後方可實施，管理者應嚴格進行施工現場的監督。

該工程于２０１３ 年９ 月１ 日開始棧橋及第１ 道支撐下面的土方開挖，于２０１４ 年５ 月１８ 日土方開挖完畢。在整個基坑土方施工中，采用信息化施工，對棧橋應力變化進行了實時監測，測點布置如圖１ 所示。

現場實測的棧橋闆應力随時間的變化曲線如圖６ 所示，棧橋應力監測采用鋼筋應力計。由圖６可知，在整個基坑開挖施工過程中棧橋應力均有一定的波動，說明混凝土棧橋結構中應力大小不是定值，而是随着基坑開挖和闆面荷載的不同而動态調整。從整個監測數據看，剛開始挖土時棧橋應力最大，這是因為剛開始挖第１ 道支撐下土方時，棧橋上面運轉的機械較多，棧橋使用頻繁導緻。随着向下挖土，支撐底部掏空，棧橋上又不允許停留，運轉車輛減少，棧橋應力降低。監測的應力出現負值，這可能由于棧橋使用較少時，受水平向土壓力作用引起。棧橋鋼筋最大應力發生在ＺＱ１ 測點處， 為６４.０３ＭＰａ，小于報警值２８８ＭＰａ，僅為鋼筋自身抗拉強度值的１７.８％，因此在進行基坑棧橋設計時，應進一步分析棧橋闆面等效荷載的取值大小以及棧橋梁跨度的間距，優化棧橋設計。應在保證棧橋穩定可靠的前提下，盡量減少浪費。

１）大型基坑工程使用混凝土棧橋進行土方開挖以及地下室基礎底闆、樓闆、結構梁、柱、牆等混凝土澆築是解決施工場地狹小的一種有效途徑。

２）混凝土棧橋的計算是基于建築框架結構基礎之上的，但不完全與建築樓闆、梁一緻。當前主要問題在于等效荷載的具體取值和棧橋梁闆計算的力學模型選取。混凝土棧橋支撐結構與單純的混凝土内支撐的關鍵區别在于棧橋受荷載複雜、計算方法不完善。

３）根據以往工程經驗和已有的文獻資料，總結了大型混凝土棧橋的承載特性，并結合具體工程應用實例，總結了該類型支撐結構的設計要點、施工方法和施工參數。

４）案例工程已施工結束，現場監測結果表明，基坑開挖過程中棧橋應力變化值均在控制範圍内，而且遠小于設計預警值。這說明本工程的設計是成功的，同時本工程也為在場地狹小中的同類深基坑工程的設計與施工提供了借鑒。

參考文獻：

［ １ ］　劉國斌， 王衛東． 基坑工程手冊［Ｍ］． ２ 版． 北京：中國建築工業出版社， ２００９．

［ ２ ］　吳海濤， 楊利劍． 某逆作法工程棧橋設計和施工應用［Ｊ］．施工技術， ２０１４， ４３（１６）： １１１⁃１１３．

［ ３ ］　黃炳德， 翁其平， 王衛東． 某大廈深基坑工程的設計與實踐［Ｊ］． 岩土工程學報， ２０１０， ３２（Ｓ１）： ３６３⁃３６９．

［ ４ ］　艾傑， 陳浩， 牟岚， 等． 超大面積深基坑降水及土方開挖技術［Ｊ］． 施工技術， ２０１３， ４２（２２）： １０２⁃１０５．

［ ５ ］　程知言， 李曉昭， 周健華， 等． 棧橋支撐體系在超大超深基坑中的應用［Ｊ］． 施工技術， ２００９， ３８（Ｓ１）： １９５⁃１９７．

［ ６ ］　中國建築科學研究院． 建築基坑支護技術規程：ＪＧＪ１２０—２０１２［Ｓ］． 北京：中國建築工業出版社，２０１２．

［ ７ ］　趙升峰， 李書波， 馬世強． 深基坑棧橋支撐結構設計與實踐［Ｊ］． 岩土工程技術， ２０１２， ２６（３）： １２８⁃１３１．

［ ８ ］　朱炳寅． 建築結構設計問答及分析［Ｍ］． ２ 版． 北京： 中國建築工業出版社， ２０１３．

［ ９ ］　郭亮亮， 陸志軍， 陳大友， 等． 混凝土棧橋與支撐相結合的深基坑開挖技術［Ｊ］． 建築施工， ２０１４， ３７（３）： ２２６⁃２２８．

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