关于地铁施工中桩基托换技术的探讨 宋振威

关于地铁施工中桩基托换技术的探讨宋振威
摘要：随着城市化建设进程的加快，人口的增多增加了路面交通压力。

为此，
许多城市开始利用地下资源，通过建设地铁来缓解地面的交通紧张状况。

在地铁
建设过程中，若地铁建设所处位置的地面上有建筑物，则需要对原有建筑物的基
础进行托换处理。

目前我国地面建筑高度逐渐升高，这提高了对桩基托换技术的
要求。

关键词：地铁施工；桩基托换技术；桩基础
1、地铁施工中的桩基托换技术
桩基托换技术涉及专业类别多、技术含量高，桩基托换把已建成建筑物中的
柱与托换梁连接起来，将建筑物上部的荷载传递到托换梁上，再传递到托换桩上。

桩基托换技术的核心是已建成建筑物中的柱和新建桩基间的荷载传递，在托换施
工过程中，结构变形限制在设计允许的范围。

中国桩基托换技术主要有主动和被
动托换技术两种类型：
（1）主动托换技术。

主动托换的结构变形控制更主动。

主动托换技术是施工前，运用顶升装置动
态调调整上部荷载及变形，对新建桩和托换体系施加荷载，部分消除已建成建筑
物结构长期变形的效应。

托换建筑物的托换荷载大、变形控制要求严格，被托换
桩随托换梁一起上升，使上部建筑物荷载全部转移到托换梁上，通过顶加载，部
分消除新桩和托换结构的变形，使结构变形控制在较小范围。

（2）被动托换技术。

被动托换技术一般用于托换结构荷载较小的建筑物，在施工安全上可靠性较低。

被动托换技术的原桩上部结构荷载在施工过程中，随托换结构的变形被动地
转换到新桩，托换后无法调控上部结构的变形。

当托换建筑物荷载小、变形要求
不高时，在托换结构的托换桩切除后，可不采取其它调节变形，直接将上部荷载
通过托换梁传递到新桩。

不调节托换后桩和结构变形，由托换结构承受变形的能
力控制上部建筑物的沉降。

基础托换技术难度高、造价较高、工期长，必须精心设计、安全施工，施工
前要详细勘察建筑物的地基情况，详细了解已建成建筑物的桩基的类型和结构受
力情况，以便确定合适的托换桩和技术。

为保障工程顺利实施，需要特别重视以
下几个问题：①对整体结构性能的充分了解。

结构现状的调查与分析十分重要，特别是对结构目前受力性能和主材性能分析。

②根据已建成建筑结构和周围建筑物的环境，确定托换结构类型及托换施工方法。

③保障已建成建筑物和新施工建筑物结构的托换点处连接。

在基础托换中，有可能因为应力集中而导致结构出现
损坏。

④托换方案的选择受到场地的限制、降水、基础开挖等多种因素的制约。

由于地基条件的复杂性、基础型式的不同、地基与基础相互作用等多种原因，需
要采取严密的监测反馈措施，全面监控施工过程。

2、工程实例分析
以某地铁三号线南区区段为例，经过实际调查和图纸档案的查看，统计得到
此区段地铁线路穿过的主要建筑物情况如下：
2.1工程特点
本工程周边环境十分复杂，xx小学以及xx电影制片厂对于施工噪音以及振动的要求较高，区间隧道从电影制片厂和xx小学等建筑下穿越，在施工的过程中需要保证施工工艺和施工质量，才有有效的措施来对这些建筑房屋进行保护。

施工
结构的复杂程度较高，断面宽度较大，由于联络线以及正线的交错，断面类型较多，最大开挖跨度达到了22米以上，且两线之间的土体十分狭窄，稳定性较差，给施工带来的难度较大。

此外，对于桩基托换工程来说，由于xx20栋和21栋宿
舍楼的桩基荷载较大，地铁施工受到的影响范围较广，在桩基托换工程中，托换
范围地铁隧道有着较大的跨度，达到了15米以上，这就给桩基托换施工带来了
较大的困难。

2.2桩基托换技术方案
针对南区区段施工出现的问题，由业主、施工人员以及技术专家共同研究，
决定采用如下桩基托换技术方案：对于穿过地铁隧道结构的桩全部进行托换处理，其他桩根据其与隧道距离、地质状况、受力分析等分析确定是否进行托换。

沿着
隧道外轮廓线5米范围，对范围内的侵入桩进行托换，其中xx20栋宿舍楼有24
根需要托换的桩，21栋宿舍楼有30根需要托换的桩，采用劲性梁托换，将工字
钢设置在爱梁中，量身在桩承台之下，设置托换大梁10根，每根大梁下有3根
新柱来进行支撑。

采用梁包桩方式进行桩基托换，用水平大梁包裹既有桩，在既有桩上植入钢
筋实现与大梁钢筋的连接，截断既有桩之后，实现荷载向大梁的传递，将人工挖
孔桩即端承桩设置在大梁两端地铁结构外，托起大梁，实现新受力体系的构建。

采用人工挖孔桩作为新桩，在隧道底部下方设计桩底，采用桩孔内绑扎的方
式来绑扎钢筋笼，分段下放。

具体的施工程序及方法如下：①对建筑物进行监测和评定，对原有建筑物地下管线及生活设施进行妥善处理，开挖托换梁基坑；②对孔位和挖孔桩开口进行测量，用人工机具开挖，并进行护壁处理，在进入岩层
之后，利用微震爆破方法继续开挖，之后分段吊装钢筋笼，用接驳器连接各个钢
筋笼，灌注混凝土；③绑扎钢筋，预留与挖孔灌注桩连接钢筋，通过植筋技术将短钢筋植入到原桩基础中，短钢筋与托换梁钢筋连接，浇筑混凝土，混凝土养护，直到设计强度；④当桩与梁混凝土达到设计强度之后，在桩顶用设计预加力，采用千斤顶将托换梁顶紧；⑤用桩头钢筋在托换梁外侧包裹，用短钢筋实现与托换梁的连接，进行混凝土养护，最后回填基坑，对原地坪进行恢复。

2.3施工监测
在进行托换施工之前，根据工况和建筑物变形情况来模拟分析结构变形与荷
载计算，观测建筑物既有桩沉降以及变形，观测建筑物的沉降和变形，检查建筑
物的裂缝，绘制出沉降随时间变化的曲线，在托换施工之后，既有桩最大变形表
征值为0.4毫米，房屋基础最大变形表征值为0.53毫米，符合沉降允许要求，达
到了预期目的，有效保证了南区区段施工上部建筑的安全。

3、结语
综上所述，桩基托换技术在地铁建设中的应用可以有效解决地下荷载与地上
建筑物之间的矛盾，但是其施工过程的难度仍然比较大，且具有一定的危险性。

因此，建筑团队在地铁建设过程中，还需要对桩基托换技术进行创新与改进，有
效解决技术性问题，并将其推广到全国地铁建设中，提高地铁建设安全与质量。

参考文献
[1]李永梅.地铁建设中桩基托换技术应用[J].科学与财富,2016,6:833.
[2]高毅.浅析地铁施工中的桩基托换技术[J].低碳世界,2015,5:253-254.。