地铁施工中的桩基托换技术

地铁施工中的桩基托换技术

发表时间：2018-01-15T15:17:11.423Z 来源：《防护工程》2017年第24期作者：周建辉杨泳森[导读] 随着城市交通的快速发展，在进行地铁施工的时候，难免会出现穿越既有建筑物的情况，这时候就必须采用合适的桩基托换技术。

中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司摘要：随着城市交通的快速发展，在进行地铁施工的时候，难免会出现穿越既有建筑物的情况，这时候就必须采用合适的桩基托换技术，确保既有建筑物的稳固，同时兼顾地铁工程的顺利正常施工。桩基托换技术核心是实现已建成建筑物中的柱和新建桩基间的荷载传递，将托换施工过程中，结构变形限制在设计允许范围内。本文对成都轨道交通18号线火车南站施工中的桩基托换技术进行了分享。关键词：地铁施工，桩基托换

1 概况

火车南站为成都轨道交通18号线的起点站，火车南站车站结构形式为地下二层岛式站台车站，车站总长约565m，有效站台长186m，标准段宽22.6m。该站基坑深度约17m～21m，车站有效站台中心里程为YDK10+133.000。E8#桥墩位于车站里程YDK10+150.65处，墩身已入侵车站主体结构范围以内，桥墩处地面高程493.79m，墩顶高程500.84m，桩底埋深22.5m，桩身所在断面泥岩深度地面以下22.5m，根据设计要求对其进行桩基托换处理。

2 桩基托换施工技术要点

2.1施工流程

根据现场实际情况，托换施工顺序依次为：施工结构受力桩→开挖托换承台基坑→搭设支撑体系→拆除桥墩→施工承台并预埋墩柱基础→原位还建桥墩→施工垫石，安装支座→拆除支撑体系。

2.2结构受力桩施工

托换桩施工采用冲击钻成桩，托换新桩桩顶预留90cm桩帽钢筋，便于后期与承台钢筋相结合。新桩钢筋笼采用分段制作，每段长6m。

图1 E8#托换桩布置图

2.3桩身混凝土浇筑

桩身混凝土采用C40的商品混凝土，并确保一次连续浇筑成桩的要求。混凝土浇筑前，要将孔底沉渣清理干净。采用导管进行混凝土浇筑，随着不断的灌注，孔内混凝土面的上升，随时提升和拆卸导管，保证导管埋深2～6m。

2.4E8#原桥墩拆除

2.4.1支撑体系搭设

安装顺序：钢管柱安装→钢管柱设置剪刀撑→操作平台搭设→安装I45c主梁→安装I20b分配梁→铺设钢板→安装千斤顶（根据间隙调整千斤顶伸缩高度）→预顶。

1、钢管柱支架施工

（1）支架荷载

支架承受的荷载主要有：箱梁自重、附件重、支架自重及其他荷载等。（2）扩大基础设计

扩大基础施工前，需将基础碾压密实，且承载力（≥110Kpa）满足要求后才开始施工，基础浇筑同时进行预埋件（钢立柱基础钢板）的安装，且确保预埋件的水平。基础浇筑完成后进行养护，使其在正常使用期间满足结构要求。（3）钢管柱支架设计

钢管柱支架系统设计如图2：

②号支撑系统设计图

图3 支撑体系示意图

1）①号支撑体系

钢板设置：两立柱上部设50mmQ235b钢板，尺寸为1m×1m。

立柱设置：钢板下部设Φ609壁厚16mm的钢立柱管，间距4.25m，高度根据现场实测梁底标高调整。

立柱基础设置：C30砼浇筑成长1m、宽1m、高0.6m，基础底高程分别为493.734（P5号桩桩顶高程）、491.434（新建P7桩桩顶高程）。

基础桩基设置：利用原有P5桩和新建P7桩作为①号支撑体系的基础桩基，P5桩桩顶高出承台顶面30cm（标高493.734m），P7桩直径1.2m，桩身长15m桩顶标高491.434m。详细布置见支撑体系平面布置图。

上部调节支撑系统设置：在钢板上方采用2台YZF200/200（高38.5cm，调节行程0-20cm，自重156kg）调节梁底高度，安放位置见平面布置图，当监测到梁底标高下降超过5mm时，应及时采用千斤顶进行顶升，防止既有结构变形过大。

2）②号支撑体系

钢板设置：分配梁上部安放千斤顶位置铺设50mmQ235b钢板，尺寸为1m×1m。

分配梁设置：分配梁采用I20b工字钢，间距25cm摆放；

主梁设置：主梁采用I45c工字钢双拼。

立柱设置：主梁下部在设置Φ609壁厚16mm的钢立柱管，间距2.5m，立柱之间设置剪刀撑（具体位置见平面布置图），高度根据现场实测梁底标高调整。

立柱基础设置：立柱基础采用条形基础：C30砼浇筑成宽1m、高0.6m，长分别为6m、3.5m，基础底高程为491.8m（该处车站冠梁底高程）。

上部调节支撑系统设置：在钢板上方采用2台YZF200/200（高38.5cm，调节行程0-20cm，自重156kg）调节梁底高度，并在梁底与千斤顶接触部位垫30mm厚尺寸为40cm×40cmQ235b钢板，安放位置见平面布置图，当监测到梁底标高下降超过5mm时，应及时采用千斤顶进行顶升，防止既有结构变形过大。

（4）预顶

考虑到钢管柱支撑体系支撑桥梁时存在的弹性变形以及整体沉降，在钢管柱支撑体系布置后需要进行预顶，梁底标高调节为动态调节，需以现场实际情况为准，总顶升力控制值为1500KN,顶升时应逐级增加，当梁底标高向上变动时应减慢顶升速度，梁底标高变化不超过1mm（顶升时的控制标准以梁底标高为主）。

预顶过程中的注意事项：

①被托换梁体的上抬量不能大于5mm，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0.2mm时，停止加载。

②预顶时，加载控制上限值以桥梁墩柱顶部位移为标准，当墩顶发生向上位移时应记录并分析与目标值的差距，下一级加载应减小加

载量。

③顶升力及梁体位移达控制值后，需将千斤顶锁定，并在拆除桥墩是观察梁体沉降情况，若有下沉情况，需及时顶升。

（2）既有桥墩拆除

拆除既有桥墩采用绳锯从上至下切割地面以上部分，分段切割吊运，切割范围约7m分为26段，桥梁底以下4m范围分为20段，每段长20cm（每段562.62kg）,剩余离地3m部分分为6段，每段长50cm（每段重1406.55kg）,地下部至承台基坑开挖面部分采用人工和机械配合破除。待切割完成后，吊车吊装至运输车辆内外弃。

2.5托换承台施工

破除托换新桩头的砼→浇筑垫层砼→承台钢筋制安→承台模板制安→浇筑承台砼→混凝土养护。

施工承台钢筋时，在E8#桥墩原桩处预埋墩柱钢筋，墩柱钢筋插入承台内部90cm，与承台对应预埋钢筋之间采用钢筋接驳器连接，接驳器采用挤压套筒型，性能等级为Ⅰ级。

2.6还建桥墩

待承台混凝土达到设计强度后，在E8#原墩处还建原桥墩。

桥墩柱模板采用厂制整体钢模，节高按0.5m～3m控制，墩柱砼为商混，标号为C40。

墩柱钢筋制安完成后，通知测量在墩柱顶部放样出垫石轮廓线，之后安装垫石钢筋，垫石+支座组合高度为30cm，垫石高17.5cm，长84cm，宽84cm，砼为C50商品混凝土。

2.7安装支座及拆除支撑系统

墩身混凝土强度达设计值之后安装调试新的墩顶支座，支座采用GYZF4-800×125四氟滑板支座，支座施工时，以梁底标高作为控制，可采用钢板进行调节。待支座安装就位后，千斤顶进行缓慢卸荷减至0,最后拆除千斤顶即可完成主动托换，托换完成后，从上之下依序拆除支撑体系。

3 质量控制措施

（1）当钻孔达到设计深度后即停止钻进，适当进行清孔，提钻进行测孔。使用测孔器检测孔径，测量绳测孔深。检孔合格后，进入下道工序施工。

（2）钢筋笼制作的偏差应在以下范围内：主筋间距±10mm；箍筋间距±20mm；钢筋笼直径±10mm；钢筋笼长度±50mm。

（3）钻孔期间定期对孔斜率进行严格测量控制，严格控制成孔孔斜。

（4）在浇筑混凝土时坚持分层浇筑、连续作业，振捣充分，避免有空洞、蜂窝、麻面等现象。

（5）模板安装过程中，利用垂球对模板垂直度进行控制；安装完毕后，再利用经纬仪对其进行垂直度观测；根据观测结果进行校正，直至符合规范要求（模板安装基础轴线位置允许偏差5mm）；安装完成后，必须保证模板稳固牢靠，接缝严密，不得漏浆。

4 安全保证措施

4.1基坑开挖安全施工措施

（1）基坑周围不得大量堆码钢筋、停放大型机械，基坑周边2米范围内的施工荷载不得大于20KPa。

（2）基坑内边全部采用C20砼进行硬化处理，基坑四周修筑截、排水沟，确保地面雨水不渗、流入基坑，确保不因地表水渗漏导致基坑变形。在深基坑开挖过程中及开挖完成后，应随时注意基坑周边地表裂缝情况，细小裂缝直接用液体沥青填充，如遇有大面积裂缝情况，必须结合基坑变形情况进行处理，处理必须及时，可采用液体沥青填充。

4.2既有桥梁保护安全施工措施

（1）在施工前，做好既有桥梁桥墩安全警示的标识工作。

（2）匝道拆除期间加强对既有桥墩的监测工作。

（3）吊装过程中安排专人指挥，严禁碰撞既有桥梁。

4.3施工机械设备安全措施

（1）机械设备传动系统应安装防护罩。

（2）机械设备要定期维修保养。

（3）操作机械设备人员必须身体健康。

（4）特种设备操作人员必须持证上岗。

4.4支撑失稳（工作面坍塌）安全施工措施

（1）在支架搭设过程中，加强过程监控，当发现未按照规范及安全专项施工方案搭设时，必须立即停止搭设，在经过验收合格后才能继续进行搭设；

（2）施工过程中每天安排专人负责检查，监测脚手架垂直度，确保脚手架安全。

（3）钢管柱焊接时，焊缝需满足规范要求；

（4）钢管柱施工前，对地面进行硬化处理，确保地基承载力满足要求。

5 综述

在成都轨道交通18号线火车南站E8#桥墩桩基托换施工完成后，既有桥梁监测值符合设计要求，为车站主体结构的施工奠定了坚实的基础。