淺談地鐵工程中的樁基托換施工技術(shù)

布占江，郗長蘭

（中鐵三局集團(tuán)有限公司，山西 太原 030001）

1 引言

廣州至佛山城際快速軌道交通工程是全國第一條城際地鐵，連接廣州和佛山城區(qū)。廣佛城際軌道【桂城站】-【朝安站】為盾構(gòu)區(qū)間，隧道總長1 659.796m，區(qū)間縱斷面呈V型，在本區(qū)間靠近桂城站有4棟建筑物共167根基樁侵入地鐵隧道，需要進(jìn)行樁基托換處理。地鐵隧道周邊有密集民房和商業(yè)區(qū)，施工條件復(fù)雜，需進(jìn)行樁基托換的建筑物參數(shù)，見表1。

表1 需進(jìn)行樁基托換建筑物參數(shù)

本區(qū)域內(nèi)地質(zhì)條件復(fù)雜，由上而下為人工填土層、海陸交互相沉積層、陸相沉積砂層、殘積土層、強(qiáng)風(fēng)化層、中風(fēng)化層及微風(fēng)化層。海陸交互相沉積層地下水豐富，會產(chǎn)生地震液化現(xiàn)象，而且地層起伏較大。

2 施工準(zhǔn)備

2.1 環(huán)境調(diào)查

大豆村倉庫位于佛山涌西側(cè)，5層框架結(jié)構(gòu)，其中東向的二層直接佛山涌河堤，河堤高程在10m左右，堤下地勢較為平坦，高程約為7.4m。其他3棟建筑物沿佛山涌東側(cè)布置，分別屬南海計(jì)生委和南海第二建筑設(shè)計(jì)室，周邊有密集的民房和商業(yè)區(qū)，地勢較為平坦。

施工范圍內(nèi)有給水管、排水管、排污管、煤氣管道、電氣線路、電氣開關(guān)、電器設(shè)施、排污井、電纜溝井、化糞池等，施工前需要進(jìn)行充分調(diào)查，確定各種管線的位置、埋深，并制定遷改或保護(hù)措施。

對進(jìn)行樁基托換的建筑物和周邊建筑設(shè)施，會同有關(guān)部門進(jìn)行詳細(xì)實(shí)地調(diào)查，全面掌握其沉降、裂縫、傾斜等情況，并拍照和做好記錄。

2.2 施工機(jī)械和人員準(zhǔn)備

由于施工場地狹小且在室內(nèi)施工，施工機(jī)械要選擇占地小、施工效率高的設(shè)備，或根據(jù)施工實(shí)際情況對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行改裝以適應(yīng)作業(yè)環(huán)境，施工作業(yè)人員要選擇專業(yè)性人員，持證上崗。根據(jù)施工階段和進(jìn)度要求，分批組織設(shè)備和人員進(jìn)場施工。

3 樁基托換方案選擇

為確保建筑物安全，結(jié)合建筑物結(jié)構(gòu)實(shí)際情況和工程地質(zhì)水文情況，設(shè)計(jì)采用鉆孔樁+托換梁的方式對侵入地鐵隧道的基樁進(jìn)行托換。梁式托換示意圖，見圖1。

圖1 梁式托換示意圖

4 樁基托換施工

在場地狹小范圍內(nèi)及室內(nèi)施工，施工難度相當(dāng)大，必須確保鉆孔樁施工進(jìn)度，縮短施工時間。

4.1 樁基托換鉆孔樁施工

鉆孔樁施工工藝成熟，但在樁基托換施工時受場地和房屋凈空限制，按常規(guī)施工機(jī)械和方法已無法滿足要求，需要進(jìn)行設(shè)備和施工方法上的改進(jìn)。

托換鉆孔樁有直徑φ800mm和φ1 000mm兩種類型，樁長20m左右，屬于端承樁，房屋首層凈空高只有3m，有的托換樁處于原房屋兩個承臺之間，間距只有4m左右，采用普通鉆機(jī)無法滿足施工需要，必須對鉆機(jī)進(jìn)行必要的改造。經(jīng)過研究決定采用XY-100型鉆機(jī)，對鉆機(jī)鉆桿和鉆頭進(jìn)行了改裝，但是這種鉆機(jī)在中風(fēng)化的巖層中無法鉆進(jìn)，又通過改裝的小型沖孔鉆機(jī)，采用套打的方式施工，即先采用XY-100型鉆機(jī)鉆進(jìn)至無法鉆進(jìn)，然后改用小型沖孔鉆機(jī)鉆進(jìn)，大大加快了鉆孔樁施工速度，減少了對建筑物的影響。

4.2 基坑支護(hù)、開挖

4.2.1 基坑支護(hù)

基坑開挖深度較大，最大深度達(dá)4.85m，且地下水豐富，為保證基坑和房屋安全，該公司采用鋼板樁+旋噴樁進(jìn)行支護(hù)，進(jìn)行放坡分段分層開挖，同時在房屋周圍進(jìn)行監(jiān)控點(diǎn)布置，邊坡插打花管進(jìn)行注漿。基坑支護(hù)示意圖，見圖2。

圖2 基坑支護(hù)示意圖

4.2.2 基坑開挖

基坑開挖分段分層進(jìn)行，采用人工配合小型挖掘機(jī)開挖，人工斗車倒運(yùn)開挖土方。離設(shè)計(jì)標(biāo)高200mm處土層采取人工開挖，每次開挖深度不能超過1.5m，做好邊坡支護(hù)后方能進(jìn)行下一層開挖。

挖土期間，沿坑底四周布置排水溝及集水井，以便雨天遇有基坑積水時抽水。挖土?xí)r做好預(yù)留注漿管的保護(hù)工作，并且自挖土開始就要加強(qiáng)對建筑物、地面的沉降等的監(jiān)測工作。

4.3 新舊砼界面處理

為保證新的結(jié)構(gòu)和原有結(jié)構(gòu)共同作用以實(shí)現(xiàn)受力體系的轉(zhuǎn)換，需要對新舊界面進(jìn)行處理。

界面處理時將舊砼表面鑿毛，深度宜為10mm～20mm左右，對柱鑿毛不宜超過10mm。鑿毛后用水清洗干凈，在新結(jié)構(gòu)混凝土澆搗前4 h涂刷界面處理劑。

在梁與原樁咬合部分加焊鋼筒形成整體，梁與承臺接觸部位在澆筑混凝土前要預(yù)埋好注漿管以便在混凝土澆注完成后進(jìn)行補(bǔ)充注漿。

圖3 梁與原樁用鋼筒連接

4.4 托換梁施工

托換梁是樁基托換施工中最關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)，必須確保其施工質(zhì)量。托換梁施工工藝流程，見圖4。

圖4 托換梁施工工藝流程圖

托換梁鋼筋加工、安裝必須滿足設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求，按規(guī)定檢驗(yàn)合格后進(jìn)入下道工序施工。

托換梁混凝土采用商品防水混凝土泵送澆注，使用插入式振搗器分層振搗，控制振搗質(zhì)量，振搗以混凝土表面出現(xiàn)浮漿并不再沉落為止，振搗時盡量避免碰撞鋼筋，對結(jié)構(gòu)拐角及鋼筋密集處要加強(qiáng)振搗。混凝土澆注要連續(xù)進(jìn)行，中間不得停歇，混凝土澆注完成后覆蓋麻袋灑水養(yǎng)護(hù)，保持混凝土表面濕潤。

在整個轉(zhuǎn)換梁系每隔5m左右設(shè)置一個水化熱監(jiān)測孔，孔內(nèi)以清水作導(dǎo)熱介質(zhì)，派專人進(jìn)行水化熱監(jiān)測，確保結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生水化熱裂縫，保證結(jié)構(gòu)混凝土質(zhì)量。

5 樁基托換施工監(jiān)測

樁基托換是技術(shù)性、風(fēng)險性很高的工作，同時也是依賴信息化程度很高的工作。施工監(jiān)測內(nèi)容包含：建筑物的沉降、傾斜及裂縫觀測；地面沉降及裂縫觀測；地下水位觀測。

5.1 監(jiān)測點(diǎn)布置

（1）沉降監(jiān)測點(diǎn)：①與托換梁板相交既有柱及與這些被托換柱相鄰軸號上的既有柱；②被托換建筑天面四角及天面四邊靠近中點(diǎn)位置；③新施工的托換梁板頂面；④新施工的托換梁板近邊緣處及與既有樁相交處；⑤地面沉降觀測點(diǎn)。

（2）裂縫監(jiān)測點(diǎn)：①托換建筑物既有裂縫及托換過程中出現(xiàn)的裂縫處；②其他與托換體系相連的結(jié)構(gòu)構(gòu)件裂縫處。

（3）建筑物傾斜監(jiān)測：①建筑物縱軸向監(jiān)測傾斜度；②建筑物橫軸向監(jiān)測傾斜度。

5.2 監(jiān)測頻率

（1）托換完畢兩個星期內(nèi)，要進(jìn)行監(jiān)測工作。此時僅監(jiān)測被托換柱的沉降，第一周監(jiān)測頻率為1次/d，第二周為1次/2d，及時反饋監(jiān)測數(shù)據(jù)。

（2）從盾構(gòu)機(jī)到達(dá)建筑物下部開始，到盾構(gòu)機(jī)通過建筑物兩個星期內(nèi)，需對地表沉降及建筑物傾斜、不均勻沉降、裂縫開展情況進(jìn)行監(jiān)測。盾構(gòu)機(jī)通過時每天監(jiān)測兩次，其他時間每兩天監(jiān)測一次，及時反饋監(jiān)測數(shù)據(jù)。

5.3 監(jiān)測值控制要求

地表下沉允許值為10mm；房屋不均勻沉降允許值為0.002 L（L為框架梁跨長）；房屋傾斜不允許大于0.004。

5.4 監(jiān)測報告

在工程施工過程中，應(yīng)及時對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，將監(jiān)測結(jié)果反饋給有關(guān)各方。待監(jiān)測結(jié)束后，整理形成完整的監(jiān)測報告存檔備查。

經(jīng)對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，樁基托換施工后，各托換建筑物的最大沉降量在4mm～6.68mm之間，盾構(gòu)掘進(jìn)過程及掘進(jìn)后最大沉降量在6.23mm～10mm之間，均未超出允許值。

6 結(jié)論

樁基托換施工技術(shù)作為一種新的施工方法，對于解決城市地鐵施工與建筑物拆遷的矛盾提供了一種全新的方式。同時，樁基托換施工技術(shù)在廣佛城際地鐵中的成功實(shí)踐，也為這一技術(shù)在今后的推廣及應(yīng)用中，提供了成功范例。