一、任务来源
随着城市化进程的加速和地下空间开发需求的增加，应对城市市政道路穿越立交桥、铁路等既有交通设施工况，U型槽结构得到广泛应用。但传统设计及施工方案，依赖于独立的围护桩和墙体结构，存在着施工空间狭小、施工过程复杂、结构与土体之间的相互作用难以精确控制等问题。且当前基坑支护工程常采用大量灌注排桩和水平支撑或锚杆等作为临时结构，围护体仅作为基坑临时结构在地下室施工完成后遗弃于地下，在基坑周围地层遗留下大量固体障碍物，造成资源浪费。
临时围护排桩作为受弯构件设计刚度较大，在基坑开挖结束后可以继续作为构件发挥作用。如能够将地下空间外墙和基坑围护排桩相结合，考虑围护排桩作为永久使用阶段地下空间侧壁的一部分，即“桩墙合一”技术，可减少地下空间外墙的厚度，实现施工过程及正常使用状态下建筑物的节能和可持续发展，具有广阔的应用前景和重大的社会经济效益。因此有必要建立一种基于设计、施工及使用的全周期U型槽桩墙一体化结构体系，以满足现代工程对更加智能化、可持续的结构体系的迫切需求。这一创新性技术的推广应用，能够为复杂工程项目提供更为高效、环保的解决方案，同时提升基坑支护的安全性与稳定性。
二、应用领域
基于设计、施工及使用全周期的U型槽桩墙一体化结构体系研究应用于铁路、公路及城市道路等交通基础设施建设领域。尤其是在地上与地下、路堑与路堤转换的重要区段及市政、土建工程中地下管廊等的地下空间建设。
三、技术原理
1.通过支护桩箍筋与侧墙钢筋刚性连接，实现桩墙一体，充分利用桩体协助U型槽承担水平向水土荷载的和外部竖直荷载作用，结构主体施工完成后，支护桩将继续作为永久结构的一部分，与侧墙整体协同受力；
2.取消既往设计中肥槽空间，侧墙与桩体紧密结合，缩减基坑开挖范围，降低土方开挖量，提高回填质量；
3.利用单侧墙体模板支撑体系，减少混凝土拼缝及浇筑中产生的侧向位移；
4.借助预铺反粘法进行主体防水施工，卷材直接与结构层粘结，优化传统构造做法；
5.采取外挂叠合饰面板兼做浇筑模板，配合侧墙、底板分别浇筑方案，显著提高施工效率并降低成本。
四、性能指标
1.桩墙一体结构形式竖直位移绝对值≤15mm，变化速率≤2mm/d。
2.桩墙一体结构形式水平位移绝对值≤15mm，变化速率≤2mm/d。
五、与国内外同类技术比较
技术对比项 本项目技术特点 国内外同类技术特点
应用领域 铁路、公路及城市道路等交通基础设施建设领域，市政工程中地下管廊建设 土建工程中地下室空间、大型建筑物深基坑
施工空间 施工区域内包含高铁、地铁、市政管线等既有建构筑物，U型槽施工区域严重受限 施工空间满足施工要求，允许大规模开挖基坑
结构组成 支护桩与墙体组合，通过刚性连接，形成“桩墙合一”结构 独立支护桩，与外墙分离
施工成本 有效利用临时支护桩，减少土方回填、降低侧墙及底板厚度，施工成本显著降低 临时结构成本高，若拆除还需额外支付成本
环保性 与节能 转换临时结构为永久结构，避免弃置结构对水土影响，同时通过减少混凝土用量以及提高回填质量，实现节能环保 临时支护在结构完工后弃置，对周围的土地构成了障碍，对生态系统造成严重影响，同时导致资源浪费
六、成果创新性
1.从设计角度，提出了U型槽联合拉锚式排桩支护设计方法，建立了U型槽桩墙一体化结构体系，改善结构受力状态，提高结构整体的刚度和稳定性。
通过侧墙钢筋与支护桩箍筋刚性连接，转化拉锚式排桩临时支护为永久结构，优化墙体内弯矩分布，改善结构受力状态；利用拉锚式排桩与土体的固结作用，减少建筑物各阶段的不均匀沉降与侧向变形，结构整体获得良好的刚度与稳定性；取消既往设计中肥槽空间，缩减基坑开挖范围，降低土方开挖量，提高回填质量。
2.从施工角度，结合锚索—支护体系、单侧墙体模板支撑技术、防水卷材反粘法以及外挂叠合饰面板工艺，提出了高效的U型槽桩墙一体化施工方法。提高施工效率，降低施工成本。
利用单侧墙体模板支撑体系，减少混凝土拼缝及浇筑中产生的侧向位移；借助预铺反粘法进行主体防水施工，卷材直接与结构层粘结，提高施工效率；采取外挂叠合饰面板兼做浇筑模板，配合侧墙、底板分别浇筑方案，降低施工成本。
3.从使用角度，结合预铺反粘法防水施工方法、U型槽底板及侧墙根部一次浇筑成型技术、抗腐蚀叠合外挂饰面板工艺，建立了U型槽结构长效耐腐蚀体系，减少结构渗水风险，增加结构整体寿命。
优化传统模式复杂构造做法，减少结构整体预留施工缝数量，降低混凝土结构后期裂纹产生及结构渗水风险。同时利用外挂饰面板保护内部混凝土与钢筋，增加结构整体的寿命，规避北方冬季融雪剂腐蚀作用。
七、先进性
U型槽桩墙一体化结构体系，充分利用桩体协助U型槽承担水平向水土荷载的和外部竖直荷载作用，结构刚度得到了显著增强，墙体与地基的变形更小，结构的稳定性和耐久性得到了提升，能够有效避免因基坑开挖或施工过程中的变形引起的安全隐患，减少混凝土拼缝及浇筑中产生的侧向位移，显著提高施工效率并降低成本。在特殊的场地条件下，无较大空间进行基坑围护工程时，采用桩墙合一施工工艺，节省基坑开挖面积，并减少土方开挖与回填量，降低工程量及节约资源。在城市密集建筑群中施工时，采用桩墙合一工艺施工，结构整体性增强，施工过程中对相邻建筑物和地下设施的影响较小。与传统的分离式围护结构相比，U型槽桩墙一体化技术有效降低其沉降及变位影响，减少了对周围环境的干扰，确保了周边设施的安全。同时该体系采用预铺反粘法防水施工方法、U型槽底板及侧墙根部一次浇筑成型技术、抗腐蚀叠合外挂饰面板工艺，减少结构整体预留施工缝数量，增强混凝土保护措施，降低混凝土结构后期裂纹产生及结构渗水风险。
八、推广应用的范围、条件和市场前景
U型槽桩墙一体化结构体系具有广泛的应用前景，在城市密集的市政道路建设中，尤其是穿越立交桥、铁路、公路等已有交通设施的施工项目中，U型槽桩墙一体化结构体系能够有效减少基坑开挖面积，降低施工空间需求，提升施工精度，减少对周围交通和设施的干扰。在高层建筑基坑施工中，尤其是对于超深基坑，U型槽桩墙一体化结构体系能够有效增强围护结构的刚度和稳定性，减少基坑的变形和沉降风险，提升施工安全性。在地下储能、隧道建设、地铁及交通枢纽等大型基础设施和能源项目中，该技术具有较大的应用潜力，能够适应复杂的工程环境，保障项目的施工质量和安全。
尽管U型槽桩墙一体化结构体系具有许多优势，但其应用也需要满足一定的条件，以确保其效果和安全性。该体系需要较高的技术能力和工程经验，确保设计与施工的协同优化，施工团队需要掌握相应的施工工艺和设备，确保工艺的顺利实施。对于大型基坑支护项目，特别是深基坑和高层建筑项目，U型槽桩墙一体化结构体系具有较高的经济效益，但在中小型项目中，该工艺的推广应用需要综合考虑项目的经济性，确保其成本效益最优化。
U型槽桩墙一体化结构体系在基坑支护中具有显著的优势，其推广应用范围广泛，涵盖市政、交通、地下空间开发、高层建筑等多个领域，具备良好的社会经济效益。随着技术不断优化和相关政策的支持，U型槽桩墙一体化结构体系有望成为未来城市基础设施建设中的重要支技术，推动可持续、智能化建设的发展。在相关政策和法规的支持下，U型槽桩墙一体化结构体系的推广更加顺利。通过建立行业标准、施工规范和质量控制体系，确保该技术能够在全国范围内规范应用。
九、存在的问题和改进意见
存在问题：“桩墙合一”研究多是基于某个特定的工程项目展开，缺少可用于指导工程实践的合理计算模型。
改进：运用有限元数值计算，对基坑开挖进行分析。

U型槽桩墙一体化结构体系具有广泛的应用前景，在城市密集的市政道路建设中，尤其是穿越立交桥、铁路、公路等已有交通设施的施工项目中，U型槽桩墙一体化结构体系能够有效减少基坑开挖面积，降低施工空间需求，提升施工精度，减少对周围交通和设施的干扰。在高层建筑基坑施工中，尤其是对于超深基坑，U型槽桩墙一体化结构体系能够有效增强围护结构的刚度和稳定性，减少基坑的变形和沉降风险，提升施工安全性。在地下储能、隧道建设、地铁及交通枢纽等大型基础设施和能源项目中，该技术具有较大的应用潜力，能够适应复杂的工程环境，保障项目的施工质量和安全。随着技术不断优化和相关政策的支持，U型槽桩墙一体化结构体系有望成为未来城市基础设施建设中的重要支技术，推动可持续、智能化建设的发展。在相关政策和法规的支持下，U型槽桩墙一体化结构体系的推广更加顺利。通过建立行业标准、施工规范和质量控制体系，确保该技术能够在全国范围内规范应用。
尽管U型槽桩墙一体化结构体系具有许多优势，但其应用也需要满足一定的条件，以确保其效果和安全性。该体系需要较高的技术能力和工程经验，确保设计与施工的协同优化，施工团队需要掌握相应的施工工艺和设备，确保工艺的顺利实施。对于大型基坑支护项目，特别是深基坑和高层建筑项目，U型槽桩墙一体化结构体系具有较高的经济效益，但在中小型项目中，该工艺的推广应用需要综合考虑项目的经济性，确保其成本效益最优化。
随着城市基础设施建设的加速，对地下空间开发利用的需求不断增加，这种结构体系凭借其独特优势，市场前景广阔。U型槽桩墙一体化结构体系在基坑支护中具有显著的优势，其推广应用范围广泛，涵盖市政、交通、地下空间开发、高层建筑等多个领域，具备良好的社会经济效益。随着技术不断优化和相关政策的支持，U型槽桩墙一体化结构体系有望成为未来城市基础设施建设中的重要支技术，推动可持续、智能化建设的发展。
目前针对U型槽桩墙一体化结构体系的质量检测方法和验收标准尚不完善，目前行业内缺乏统一的设计、施工和验收标准，在施工过程中，难以全面、准确地检测结构的质量和性能，不利于保证工程质量。在相关政策和法规的支持下，U型槽桩墙一体化结构体系的推广更加顺利。通过建立行业标准、施工规范和质量控制体系，确保该技术能够在全国范围内规范应用。