桩基托换专项施工方案

成都地铁3号线一期工程土建2标

高新大道站

桩基托换专项施工方案

编制：

复核：

审核：

审定：

中铁隧道集团成都地铁3号线一期工程土建2标项目经理部

二零一二年五月

目录

1编制依据 (1)

2工程概况 (1)

3设计情况 (2)

4总体施工方案 (5)

5施工工艺 (6)

6托换施工技术措施 (15)

7施工准备 (19)

8模板安装技术要求 (20)

9钢筋加工与安装技术要求 (20)

10混凝土浇筑施工技术要求 (20)

11模板、支架拆除技术要求 (22)

12安全施工措施 (22)

13雨季施工措施 (23)

14质量保证措施 (24)

15文明施工措施 (25)

桩基托换专项施工方案

1编制依据

1.1我项目对工程范围有关建、构筑物位置关系的调查、实测数据。

1.2成都地铁3号线一期工程施工图设计高新大道站结构衣冠庙立交桥桩基托换方案（送审稿）

1.3采用相关规范、标准；

《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）

《建筑桩基检测技术规范》（JGJ106-2003）

《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）

《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ 81-2002 J 218-2002）

《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）

《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）2006年版

1.4工程所涉及的施工技术、安全质量、检验验收等方面的国家和部门制定的现行规程规范、标准、法规文件及招标文件中明示的标准、规范和文件等；

1.5我公司多年从事市政工程地铁车站施工的经验。

2工程概况

高新大道站是成都地铁3号线一期工程的中间站，为单柱双跨地下二层岛式车站，站后设单存车线。站位处于一环路与衣冠庙立交桥的交叉路口，车站主体沿一环路呈东西向布置。衣冠庙立交桥上跨高新大道站，平面交角89°。衣冠庙立交桥为双向4车道，宽15.1m，桥梁结构为15根单箱单室小箱梁组成跨度为20.7米简支梁桥，沥青混凝土路面，桥下净

空约5米。

衣冠庙立交桥6＃桥墩位于车站中部，其桩基伸入车站结构底板以下760mm，为保证桥梁结构安全及车站正常施工需对6#桥墩进行托换施工。6#桥墩为板式桥墩，其下部承台结构尺寸为9m（长）x2.5m（宽）x1.5m （高），承台下设2根Ф1.5m、长15.5m摩擦桩，两桩中心距6.5m，桩端位于密实卵石层中。托换施工分为两步：第一步将桥墩托换至车站围护桩及基坑内临时立柱上；第二步待车站主体结构达到设计强度后将桥墩2次主动托换至车站主体结构正上方。托换段围护桩及托换梁作为托换结构永久构件。

3设计情况

⑴围护结构设计

车站中心里程基坑深度约16.54m，综合车站结构形式、场地地质条件及周围环境特征，托换段12根围护桩兼作托换结构竖向承载桩，经计算分析本段围护桩插入深度 5.8m，插入比约0.35H。围护结构形式采用Φ1200@2000钻孔灌注桩+内支撑。桩内设圆形钢筋笼，钢筋笼钢筋均匀布置。桩间采用150mm厚网喷砼，钢筋网规格为Φ8@150*150。桩顶设置钢筋混凝土冠梁，本段冠梁截面b*h=1.2m*4.35m（其余地段b*h=1.2*0.8）。基坑沿竖向设置三道支撑，第一道支撑采用混凝土撑（兼做托换梁），截面b*h=1400*2200mm，水平间距约3.3m，第二、三道撑采用Φ609mm壁厚16mm 钢管支撑，水平间距约3m；第二～三道支撑处设钢围檩，钢围檩采用双拼I45b型钢。

⑵托换结构设计

①托换桩

本结构利用车站围护桩及临时立柱作为前期托换桩基、均采用Φ1200 C30钻孔灌注桩，围护桩基底以上桩长11.83米、基底以下5.8米，托换临时立柱基底以上14.16m、基底以下19.5m。

②托换梁

托换结构由4根托换梁+2根桩顶冠梁组成，车站横向布设3根截面bxh=1400x2200mm托换梁，车站纵向布设1根截面bxh=3500x2200mm托换梁对原承台进行握裹，桩顶设置2根截面bxh=1200x4350mm冠梁，其详细位置关系详见托换结构平面图。

③桩底压浆

托换桩基施工完成后，为提高桩端承载力，减少沉降，避免因托换桩基之间产生差异沉降对托换结构造成不利影响，为此采用桩底后注浆在桩底形成扩大头，使浆液对村底附近的桩周土层起到渗透、填充、压密和固结等作用。注浆材料采用42.5级水泥，水灰比0.6～0.7，注浆压力2～6Mpa（施工单位根据现场试验确定）。注浆量3m3/根。

④工程材料

围护钻孔桩:C35砼、临时立柱桩：C35砼、冠梁：C30砼;

托换梁：C40砼；

喷射混凝土：C20早强砼;

垫层（素混凝土）：C20砼;

底板防水层保护层：C20细石砼。

钢筋：——除注明外均为HPB300；——HRB335；——HRB400。

钢材：预埋件及钢筋笼的定位垫块采用Q235钢板；支撑：钢管支撑均采用Q235B钢。

焊条：E43XX系列焊条

钢筋的接长可采用闪光对焊或搭接焊，焊接工艺、焊条选用以及质量要求应符合《钢筋焊接及验收规程（JGJ18-2003）》的规定。

直径25mm及其以上的钢筋接头应采用机械连接，接头等级为II级，接头百分率<50%（为Ⅰ级时100％接头）。

⑤混凝土保护层厚度

围护桩主筋净保护层厚度为70mm；冠梁主筋净保护层厚度为50mm；冠梁顶钢筋砼挡墙及喷射混凝土面层中的钢筋网保护层厚度30mm。

⑥钢筋连接与锚固

纵向受拉钢筋的抗震锚固长度 laE应按下列公式计算；

laE＝1.05×ζa×α×fy/ft×d

注：钢筋的锚固长度计算的相关系数详见《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）。

钢筋的连接根据规范要求可采用：绑扎搭接；机械连接或焊接。当受拉钢筋直径大于25mm；受压钢筋直径大于28mm时，不宜采用绑扎搭接接头。

绑扎搭接：同一构件中相邻纵向受力钢筋的绑扎搭接接头宜互相错开。钢筋绑扎搭接接头连接区段的长度为1.3倍搭接长度，凡搭接接头中点位于该连接区段长度内的搭接接头均属于同一连接区段。纵向受拉、受压钢筋绑扎搭接接头的搭接长度计算详见《混凝土结构设计规范》

（GB50010-2010）。

焊接：钢筋的焊接长度：单面焊接取10d，双面焊接取5d。接头型式、焊接工艺、质量要求及验收等，应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）、《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2003）等现行国家有关质量标准，并经现场试验合格后方可使用。钢筋接头位置参照规范要求。同一截面上的接头数量不大于50%。钢筋焊接时应注意对防水层的保护。

机械连接：当钢筋采用机械连接时，接头的性能等级为一级，钢筋的机械连接优先采用等强直螺纹机械连接，并严格按国家相应的规范要求施工。在施工中采用的钢筋接驳器必须是经有关部门批准认可的合格产品，并已在成都市的工程中有实践经验，符合有关技术规程的规定，并经过现场实验合格后方可采用。纵向受力钢筋的机械连接接头宜相互错开。钢筋机械连接区段的长度为35d，d为连接钢筋的较小直径。凡接头中点位于该连接区段长度内的机械连接接头均属于同一连接区段。

纵向分布筋接头可采用焊接或绑扎连接，搭接长度及位置应满足《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）的相关要求。

钢筋连接除按图纸要求设置外，还应按照防杂散电流的设计要求连接，具体做法详见相关图纸。

4总体施工方案

为保证城市交通畅通，缓解城市交通压力，衣冠庙立交桥在施工期间车辆通行不会中断，适当分流部分大型客车等重型车辆。为确保施工安全。采取衣冠庙立交桥承台基础增加横向暗梁三根，纵向握裹梁一根，以“抬

轿子”式支撑加固承台及桥墩、桥梁。横梁置于围护桩顶，将原桥台孔桩所受承载力通过横梁最终转换至围护桩和车站中间承重柱上，在车站施工过程中需对衣冠庙立交桥受力桩基进行桩、柱托换。

施工顺序为：

围护桩施工（临时托换桩施工）→围护桩冠梁施工→钢管柱基础施工→安装Ф600钢管柱→钢管柱上千斤顶安装→双拼I36b工字钢梁上支撑6#墩顶→6#墩承台表面处理、植筋、安装钢筋、浇注混凝土→2根托梁TL1施工→横梁TL2、纵向托梁施工→架设临时路面恢复交通→车站基坑开挖→截断原桥桩基→施工车站主体结构→二次托换至车站主体上方→拆除临时立柱→施工临时立柱开孔的后浇板带→施工防水→回填恢复交通。

5施工工艺

⑴测量放线

采用全站仪对围护桩孔位、冠梁位置、托换梁位置精确定位。

⑵钻孔灌注桩施工

根据地质情况和立交桥净空条件，选择冲击钻机成孔，泥浆护壁，孔口采取钢护筒护壁；根据桩基钢筋笼长度的不同，采用分节制作，运输至孔位后边安装边接长；混凝土采用商品混凝土搅拌站集中拌合，罐车运输到现场，导管法浇筑水下混凝土。

⑶冠梁施工

钻孔桩施工完成后，进行桩头处理并施工冠梁。冠梁采用模筑法施工，混凝土采用滑槽送至工作面，插入式捣固棒捣固，晒水覆盖养护，模板采用竹胶板。钢筋常规法加工，钢筋进场按照规范要求频率进行二次检验，

钢筋直径大于Φ25以上采用直罗纹套筒连接工艺，其余钢筋采取闪光对焊。直罗纹加工工艺参照规范要求，端面平齐，丝牙完整，与套筒结合紧密，抗拉试验合格。模板采用强力竹胶板，厚度不小于10mm，表面光滑、防水，能多次周转，节约成本。竹胶板与竹胶板之间拼缝严密，错台不大于1mm，确保不漏浆，采用双面胶带贴塞。

⑷临时支撑体系施工

高新大道站托换梁施工时，衣冠庙立交桥交通依然畅通，原桥墩桩基在此施工过程中仍是百分百有效的承重结构，但考虑施工扰动和自然沉降因素，避免衣冠庙立交桥6＃墩出现安全隐患，需对6＃墩做好临时保护措施，拟采用临时支撑对6＃墩进行支撑加强，作为原桥墩桩基在施工中的承重损失补偿，以便保持衣冠庙立交桥在施工期间沉降及位移的相对稳定。临时支撑体系采用钢筋混凝土基础梁上立钢管柱，钢管柱顶布置50t 千斤顶，千斤顶上架设双拼I36b工字钢纵梁，纵梁上架设工字钢横梁顶托6＃墩顶部。临时支撑体系结构详见下图。

图一 6＃墩立面图

图二临时支撑平面图

图三临时支撑纵向立面图

9

10

Φ600钢管柱

I36b双拼工字钢横梁

50t千斤顶

橡胶垫

I36b双拼工字钢纵梁

围

护

桩围护桩9000×1000×500钢筋砼基座

图四 临时支撑横向立面图

⑸施工TL1托换横梁

首先对6＃墩承台表面凿毛处理，再进行植筋施工，完善承台其他钢筋安装，对称施工2根TL1托换横梁，横梁底模采用土模，侧模采用竹胶板。

⑹托换横梁TL2及托换纵梁施工

TL1托换横梁施工完成后，可进行TL2托换横梁和托换纵梁钢筋绑扎，安装模板支架，一次性整体浇注混凝土。桩基托换体系详见下图。

图五桩基托换平面图

图六桩基托换纵向立面图

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图七桩基托换横向立面图

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⑺施工监测

施工前应对衣冠庙立交桥梁的缺陷及损伤进行全面的细致和深入的现场调查，全面了解该桥各个构件的技术状况。主要包括墩身和梁体的裂缝调查、支座状态调查和桥上设备调查。调查结果需取得权属单位的认可。托换体系监测项目及监测仪器见下表所示。

表1 监测项目表

监控量测应及时提交日报、周报和月报，工程结束后提交总报告。监测成果报告中应包含技术说明、监测时间、使用仪器、依据规范、监测方法及所达到精度，列出监测值、累计值、变形速率、变形差值、变形曲线，并根据规范及监测情况提出结论性意见。监测成果按黄色、橙色和红色三级预警进行管理和控制。具体内容见下表：

表2 监测预警表

注：各监测项目允许极限值根据产权单位要求及相关规范确定，施工前应根据立交桥的健康评估结果确定监测极限值及预警值。

发出黄色预警时，监测组应加密监测频率，加强对地面和立交桥沉降动态的观察，尤其应加强对桥面倾斜及沉降的监测工作；

发出橙色预警时，除应继续加强上述监测、观察、检查和处理外，应根据预警状态的特点进一步完善针对该状态的预警方案，同时应对施工方案、开挖进度、支护参数、工艺方法等作检查和完善，在获得设计和建设单位同意后执行；

发出红色预警时，除应立即向上述单位报警外还应立即采取补强措施，并经设计、施工、监理和建设单位分析和认定后，改变施工程序或设计参数，必要时在路面上6#桥墩两侧设置临时支墩。

当实测数据出现任何一种预警状态时，监测组应立即向施工主管、监理和建设单位报告，获得确认后应立即提交预警报告。

6托换施工技术措施

⑴托换桩施工

钻孔桩采用跳挖方法施工。钻孔灌注桩批量施工前必须试成孔，数量不得少于2个，以便核对地质资料，检验成桩设备、机具、泥浆护壁指标及施工工艺是否满足要求。钻孔灌注桩施工应满足桩长、桩径、混凝土强度等级等设计要求，不得有断桩、混凝土离析、夹砂等现象发生。钻孔灌注桩施工前应对原材料进行检查，对砂、石、钢材、水泥、外加剂等原材料的质量检验项目、批量和检验方法，应符合国家现行标准的规定。钻孔灌注桩平面定位应准确，桩顶中心线施工偏差不得大于50mm；严格控制桩

身垂直度偏差不大于0.5%。围护桩及临时立柱桩预埋注浆管，进行后压浆提高桩基承载力。

⑵新旧砼界面处理

为了让新旧结构共同协调作用，新老砼界面均要求处理。将旧砼表面凿毛深度10～20mm左右，凿毛后用水清洗干净，在托换梁混凝土浇注前4小时涂刷环氧树脂砂浆。凿毛时若发现裂缝等异常情况，应立即采取临时安全加固措施，并反馈信息给设计人员。

⑶植筋施工要求

用于抗拔的植筋孔深不小于15d，用于抗剪的植筋孔深不小于10d，本工程植筋孔深为350mm。

孔径要求：φ12以内植筋孔径至少比植筋直径大4mm，φ12以外植筋孔径至少比植筋直径大6mm，最大孔径不大于42mm，本工程植筋孔径孔径为31mm。

钻孔时若碰到钢筋则立即停止钻进，移动孔位后再钻；钻孔用水或空气冲干净。

植筋胶应进行试配，观察凝固时间和效果。植筋时先在孔内塞满植筋胶，然后插入钢筋。在植筋胶凝固之前不得扰动植筋。施工后应检查每一孔的植筋是否有松动情况，若有则应补做。

植筋施工时需分批施工，每一批植筋承台及桩的任一水平截面内不应超过两孔，且要待前一批植筋的植筋胶凝固之后方可施工下一批。

植筋钻孔时宜注意观察原结构的混凝土状况，若有裂缝等异常则立即停止施工并通知设计。

植筋应满足《混凝土结构后锚固技术规程》（JGJ 145-2004）的有关规定。

⑷二次托换预顶

预顶方法：施工时在车站顶板至托换梁下高约630mm，放入千斤顶，实现顶板、托梁间可控的作用力。

预顶的目的：消除一次托换桥梁上部结构变形以及二次转换托换荷载到车站顶板上。

车站中柱上分别布设2*500t千斤顶，单个千斤顶预顶力设计为4000kN。应采用带自锁装置的千斤顶。千斤顶的组合形心必须与柱的形心重合。

托换预顶加载采用分级加载原则，共分十级加载，每级荷载增量为千斤顶加载上限值的10%，不可一次加载到最大值。每级加载需保持10min，等结构稳定后方可加次级荷载。被托换桩的上抬量不能大于1mm，大于此值应停止加载。在加载过程中同时应严格监测托换梁裂缝的产生及发展，最大裂缝宽度大于0.1mm时，停止加载。预顶施工时应对临时立柱轴力进行实时观测，加载过程中单根轴力大于4000KN时应停止加载，并通知设计单位。加载时所有千斤顶应联动并保待同一顶升力。

预顶时，必须严格控制千斤顶的顶升力和托换梁两端的位移，各千斤顶顶升力达到控制值而梁端位移未达到位移范围值2～3mm以内，或梁端位移值已达到控制值（3mm）而顶升力未达到控制值时，或顶升力与位移值未达到要求而临时立柱轴力超过4000KN时，应立即通知设计单位，以便对设计参数进行调整。

⑸后浇混凝土支座

托换梁下部、车站中柱上方设置1300（长）*1200（宽）*630（平均高）mm钢筋砼支座，支座竖向钢筋锚入车站中柱内，待预顶施工完成，且保持预顶力稳定不变的情况下截除临时立柱后，浇注微膨胀自流平混凝土，注意保证浇注砼的密实性。

⑹截桩及拆除临时立柱

车站基坑开挖至设计标高后，临时立柱轴力监测值达设计值（详见监测图），且桥梁结构变形稳定方可截桩。截桩前应做好各项应急措施，要求在截桩过程中尽可能减少对整个托换系统的振动。每次切断口的深度不得超过100mm，且应遵循由外向内，截桩过程若发现临时立柱轴力监测值超过4500KN时应立及停止施工通知设计单位。截桩断口高度应与托梁3底面保待在同一平面内，截桩完成切口断面使用结构胶找平。

拆除临时立柱，分层开挖基坑全面观测桥墩的沉降变形，监测临时立柱轴力的变化。先拆除托梁2下临时立柱，同时应加强观测沉降变化情况，通过同步调节千斤顶，使桩的沉降在允许范围内，依次采用相同主法截除其余临时立柱。临时立柱拆除作业过程中，原桩桩端上抬值不得超过1mm，桩端沉降值不得大于3mm。拆除临时立柱时应避免对托换结构的影响，每次切断口的深度不得超过100mm，且应遵循由外向内的原则截除临时立柱。

⑺托换结构保护

一次桩基托换施工完毕后，车站基坑开始开挖，特别是当开挖至坑底标高时，托换梁及托换桩基位于基坑内部分处于临空状态，车站施工必须避免对托换体系的扰动，同时加强监测，必要时可采取增加支撑轴力的措