地鐵施工中既有橋梁的樁基托換技術

王 博，張保圓

(1.寧夏建設職業技術學院，銀川 750021;2.中鐵十二局 第二工程公司，太原 030024)

1 工程概況

西安小寨好又多人行天橋位于長安中路—興善寺街什字以南，天橋跨越長安中路，與地鐵隧道走向大體正交于 YDK17+196.34處。天橋全長為49.1 m，橋面寬5.3 m，主橋上部結構為3跨(19.4+7.0+19.4)m連續鋼箱梁，箱梁高0.7 m，懸臂長1.5 m。主橋下部結構采用鋼管混凝土圓柱墩(中墩直徑0.6 m、邊墩直徑0.8 m)、樁基礎(中墩樁徑0.8 m，邊墩樁徑1.0 m)，樁長30 m，樁底位于隧道結構底板下13.869 m。東側中墩的2根樁基礎伸入隧道結構。

場地位于黃土梁洼區，自上而下各地層主要工程性質如下:

1-1雜填土:主要由瀝青路面、灰渣、石塊、灰土、碎石墊層及磚瓦碎塊組成，黏性土充填，成分雜亂，結構松散。

3-1-1層新黃土(濕陷性新黃土):黃褐、褐黃色，土質均勻，具蟲孔及大孔隙，含少量蝸殼碎片，可塑狀態，局部呈硬塑狀態。

4-1-1層老黃土:黃褐、褐黃色，土質均勻，具少量孔隙，含少量蝸殼碎片及鈣質結核，可塑狀態，局部呈軟塑狀態。

4-2古土壤:棕紅色，團粒結構，具針孔狀孔隙，含鈣質條紋及少量鈣質結核，層底鈣質結核含量較多，可塑狀態。

4-4層粉質黏土:黃褐、灰黃色、灰褐色等，含氧化鐵、鐵錳質斑紋及零星鈣質結核，局部鈣質結核富集，夾有砂土薄層和透鏡體，可塑狀態。

本段地下水埋深約7.60 m，地下水高程位于404.11 m左右，水化學類型屬(Na+K)·Mg型，pH值為7.21～7.91。地下水主要賦存于3-1-1新黃土、4-1-1老黃土和4-2古土壤中。地下水位年變化幅度為1.50～2.00 m左右。

人行天橋與區間隧道結構的位置關系如圖1。

圖1 好又多人行天橋與區間隧道結構位置關系

2 天橋樁基托換施工方案

目前在樁基托換施工中主要采用主動托換技術。所謂主動托換技術是指原樁在卸載以前，對新樁和托換體系施加荷載，從而部分消除被托換體系長期變形的時空效應，將上部的荷載和變形運用頂升裝置加以動態的控制。

采用鉆孔灌注樁+鋼筋混凝土托換梁進行主動托換。托換樁設在隧道兩側距隧道開挖線1 m以外，采用與原樁等直徑的鉆孔灌注樁，樁端與原樁平齊，并滿足設計承載力及樁頂變形要求。為保證托換梁與既有樁有良好的傳力途徑，避免破壞承臺，托換梁置于既有承臺以下。同時在既有樁基與托換梁節點進行植筋，澆注形成整體。施工工序為:施工準備→三通一平→施作鉆孔灌注樁→開挖工作坑→施作牛腿及托換梁→安裝牛腿上千斤頂，施加預應力→澆筑剩余灌注樁→折除千斤頂→回填工作坑→進入隧道施工。

鉆孔樁數量為3根，鉆孔樁深度為30 m，鉆孔樁直徑為800 mm。并根據工程地質、水文地質條件，采用鍋錐鉆成孔、25 t汽車吊吊裝鋼筋籠及導管、φ300 mm導管進行水下混凝土灌注。

托換梁及樁頂牛腿采用鋼筋混凝土結構，牛腿及托換梁結構見圖2。

圖2 牛腿及托換梁結構(單位:mm)

1)錨筋施工。對于托換梁與原橋樁相交部位采用錨筋連接，樁上設錨筋五層，每個斷面錨六根 φ22鋼筋，梅花形布置。采用風鉆在樁上鉆 φ25的孔，鉆孔采用跳鉆的方式，孔深30 cm。鉆孔清孔后插入錨筋，插入深度不小于25 cm。注入樹脂化學膠，待達到強度后再進行下一鉆孔作業。

2)模板施工。舊樁鑿毛10～20 mm，并清理干凈，涂YJ-302界面劑。結構模板采用組合鋼模板，支架采用扣件式腳手架。

3)混凝土施工。混凝土澆筑采用泵送混凝土，牛腿及托換梁一次澆筑完成。混凝土澆筑前，預埋澆筑剩余樁頭及混凝土振搗的管道，管道采用φ150鋼管制成，每個樁頂部位預埋3個孔。

4)預應力施加。樁頂牛腿及托換梁混凝土達到設計強度后，在牛腿上安裝千斤頂，每個牛腿安裝一個，然后通過千斤頂對托換梁施加預應力。預應力大小為400 kN，施加預應力過程中對橋墩及橋梁進行監測及觀察，保證不能出現任何影響橋梁安全的變化。

5)土方回填。剩余樁頭達到設計強度后即拆除千斤頂，然后分層回填工作坑，分層壓實土方，然后按照原樣恢復路面設施。

3 施工監測

隧道施工時，主要對隧道、天橋、管線進行監測。

1)對暗挖隧道的監測有:洞內觀察、拱頂下沉、洞內收斂、地表沉降、隧底隆起，根據實際情況選測地層應力，格柵主筋應力，圍巖壓力等監測項目。

2)對人行天橋的監測有:構筑物沉降，結構裂縫。

3)對管線的變形監測。

在施工期間，每天觀測1～2次;半個月后到一個月內，每2天觀測一次;一到三個月每周測讀1～2次;三個月后，每月測讀1～3次。根據相關單位修建城市地鐵時施工監測的成功經驗，采用《鐵路隧道噴錨構筑法技術規則》(TBJ108-92)的Ⅲ級監測管理并配合位移速率作為監測管理基準。將允許值的三分之二作為警告值，允許值的三分之一作為基準值。將警告值和允許值之間稱為警告范圍，實測值落在此范圍，應提出警告，說明需商討和采取施工對策，預防最終位移值超限。警告值和基準值之間稱為注意范圍，實測值落在基準值以下，說明隧道和圍巖是穩定的。

預警值F=實測值/允許值，當 F＜0.8時，安全。當1＞F＞0.8時，預警，及時分析原因，采取有效措施控制指標發展，準備補救措施。當F＞1時，警戒，停止施工，封閉掌子面，采取臨時支持等有效的處理措施在洞內進行支護，對建筑物或構筑物進行補強處理，確認安全后，方可繼續施工。由于預測沉降量遠大于允許值，提前對長安立交和暗涵進行積極有效的加固處理，使施工能順利進行。

4 施工應急處理措施

當地表和梁體下沉接近允許值時，應采取如下技術措施:

1)隧道內停止施工，及時噴混凝土封閉掌子面，噴混凝土時加置φ6@100×100鋼筋網片。同時對隧道頂部及側墻采用WSS雙重管注漿進行加固。

2)路面沉降段左右各3 m范圍內、橋梁基礎2 m范圍內進行WSS雙重管注漿加固。

5 結語

隨著我國地鐵工程建設的不斷發展，樁基托換技術的應用將會越來越多。通過西安地鐵二號線的成功應用，證明了該技術的可行性與合理性，值得進行大力推廣，為今后此類型地鐵隧道的施工提供了參考。

［1］王世君.樁基托換技術在廣州地鐵三號線中的應用［J］.施工技術，2006(6):49-52.

［2］胡所亭.謝疊大橋9號墩樁基托換和頂升施工控制技術［J］.鐵道建筑，2008(8):39-42.