成綿樂客運專線機場路隧道下穿成雅高速機場路立交橋樁基托換技術

【摘 要】本文系統介紹了機場路隧道下穿成雅高速機場路立交橋進行的樁基托換的設計、施工步驟和監測，本項技術對成都地區公路橋樁基托換具有重要的參考價值。

【關鍵詞】公路橋；樁基托換；監控量測

1 工程概況

成綿樂客運專線DK165+420～DK170+920段為機場路隧道，全長5500m。隧道位于成都市區，采用明挖順作法施工。隧道從成都南站出站后在DK165+420開始下穿，緊沿機場高速公路左側行進，在DK167+553.16處與成雅高速機場路立交橋91-1墩相干擾，在DK167+572.2處與91-2墩相干擾。對于侵入隧道主體的樁基及基礎分別采用了樁基托換通過立交的技術方案。成雅高速公路橋為一聯七跨梁體，橫跨機場高速公路主輔道，孔跨為25.18+27.33+ 27.73+26.78 +25.38+16+28.18，總長173.58米，橋梁分左右幅，總寬27.5米，左右幅橋通過隱形蓋梁相連，單幅橋為獨柱墩，墩柱為φ1.4米，地面以上墩高8.7米左右，樁基礎φ1.5米，深度20米左右。

2 設計概況

成雅高速機場路立交橋樁基托換設計采用主動托換的方式，分別在91-1與91-2墩處施工一道托換大梁，將托換梁和托換樁做成剛性固結體，墩柱部分采用植筋技術與托換梁連為整體，通過托換梁，將被托換墩荷載轉換至托換樁上。托換梁采用預應力鋼筋砼結構，尺寸為25m(長)×3.2m(寬) ×3.5m(高)；為增加托梁與樁柱的結合面及有效的將墩柱的力轉換給托換梁，托換大梁上方設延長到墩頂的外包砼，外包厚度為30 cm。每處托換梁采用2根Φ2.0m長18.5m的鉆孔樁，托換樁樁底置于基巖內。托換樁樁頂設置樁帽，尺寸為3.2m(長)× 3.2m(寬)× 2.5m(高)。為減少托梁澆注過程中墩柱與托梁產生相對變形，托換梁內設型鋼骨架，托換梁分兩次澆注，第一次澆注時托換梁與墩柱分開，首先將部分型鋼骨架與托換梁澆筑在一起，第二次澆注前將型鋼骨架與墩柱抱箍連接固定，使其墩柱與托梁變形協調。

3 樁基托換施工

3.1 施工準備

3.1.1 編制有針對性實施性專項施工方案。

3.1.2 施工前調查施工場地的狀況，管線情況和沿線建筑物情況及既有鐵路橋質量情況。

3.1.3 建立環境及施工監測系統，施工期間委托第三方監測單位，對施工可能影響范圍內的橋梁、地下管線、地層水文地質等周邊建立裂縫、傾斜、沉降、位移、地下水位變化情況等監測項目。工程開工之初，測定這些項目的初始信息值，并隨工程進展情況實施跟蹤監測。

3.1.4 投入工程的機械設備、材料按計劃提前準備、采購。

3.2 成雅高速公路橋樁基托換施工工藝流程

既有橋梁質量調查→建立環境及施工監測系統→隧道圍護樁施工→托換樁樁基施工→托梁基坑防護→托梁基坑開挖→樁頂頂帽施工→植筋→托換大梁鋼筋、鋼絞線施工→安裝鋼板抱箍與型鋼骨架→澆筑大梁第一次砼→將鋼板抱箍與型鋼骨架焊接牢固→澆筑大梁第二次砼→澆筑墩身外包砼→預應力張拉、注漿→預頂→切樁→接樁→既有橋狀況核查→托換樁周邊注漿。

3.3 隧道圍護樁、托換樁施工

(1)施工前期準備(2)用全站儀測設各樁基坐標(3)護筒的制作和埋設(4)泥漿的制備(5)鋼筋籠制作安裝(6)沖擊鉆施工(7)檢孔與清孔(8)吊裝鋼筋籠(9)灌注水下砼(10)樁基檢測

3.4 托換梁開挖防護

托換梁基坑土方開挖前，沿托換梁周邊距托換梁邊2m處采用28b槽鋼，單根長12m的鋼板樁進行加固。

3.5 預頂樁帽施工

在每根托換樁樁頂施工一樁帽，樁帽與托換梁之間預留50cm的頂升空間。

3.5.1 外圍預埋鋼筋的處理

在托換梁兩端對應的樁帽位置沿托換梁長度方向設置3m長區段，預埋深度為50cm，外露30cm，與樁帽預留鋼筋對應，作為托梁與與樁帽的連接鋼筋。

3.5.2 預埋鋼墊板

在樁頂設置預頂樁帽并在樁帽頂和托換梁底設置鋼墊板，墊板尺寸400ｍｍ×400ｍｍ×30ｍｍ，每端上下各2塊，用4根直徑20ｍｍ的錨筋錨入樁帽或梁體內。為保證墊板下混凝土澆注密實，墊板上需開4個直徑25ｍｍ的出氣孔。

3.6 植筋及界面處理

將原樁混凝土表面利用手持釘錘間隔將墩柱基礎表面混凝土鑿入50mm企口，全部露出新鮮混凝土界面。在新加結構砼澆筑前四小時內刷界面處理劑。

3.7 植筋

在原樁基礎上標出每孔植筋位置，使用沖擊電鉆鉆孔。鉆孔成孔后用刷子及清潔壓縮空氣清孔，植入VGC藥劑管，錘擊植入φ20的鋼筋。

3.8 托換梁施工

總體施工順序為：墊層砼施工→托換大梁鋼筋施工→預應力設施施工→制作安裝鋼板抱箍（初次抱箍不扭緊，要求連接螺栓處兩個半圓抱箍設置3cm間距）→用無收縮高強度灌漿材料填塞抱箍與墩身縫隙→灌漿材料達到設計強度后扭緊高強度螺栓（M20高強度螺栓設計預拉力為64.7KN）→安裝型鋼骨架并與鋼板抱箍連接（注意連接處不能焊接，可采用鐵絲簡單連接定位）→支立模板→澆筑大梁第一次砼→交界面鑿毛清理→將鋼板抱箍與型鋼骨架焊接牢固→安裝剩余鋼筋→封模板→澆筑大梁第二次砼→對大梁上方墩柱鑿毛、植筋→澆筑環形外包砼→預應力張拉、注漿。

3.9 托換

在托換梁與挖孔樁之間設置千斤頂加載，采用主動托換的形式。

3.9.1 安裝千斤頂及可調自鎖裝置

自鎖頂升裝置采用帶自鎖裝置的千斤頂，在每根樁預頂墩帽的預埋鋼板上布置3個千斤頂，為了確保在樁基托換過程中萬無一失，于每一托梁樁帽上設置了3個機械螺旋式安全自鎖裝置，其操作將隨加載千斤頂同步升降，對托換梁體的穩定和加載千斤頂的使用起安全保險作用，這三個安全自鎖裝置將永遠置于托梁、新樁間的鋼筋混凝土連接體內。

3.9.2 預頂

將標定和調試好的可調自鎖千斤頂、機械螺旋式安全自鎖裝置安裝好。

3.9.3 加頂力

施加頂力采取分級加載原則，分6級進行加載，每級荷載增量為設計頂升力的40%、60%、80%、90%、100%、105%、110%，每級加載需保持10min，等結構穩定后加次級荷載。

3.10 切樁

在完成預頂、全面觀測變形穩定后，進行鎖定，開始切斷被托換的舊樁，切樁采用人工截除，由外及內層層剝離。

3.11 接樁及千斤頂拆除

3.11.1 接樁程序

微調千斤頂將可調自鎖安全裝置鎖定→確定無誤時安裝鋼墊塊安全裝置后千斤頂回油并取出千斤頂→接駁鋼筋→支模→澆注混凝土→養護→注漿。

3.11.2 連接體混凝土在養護7d后，利用托換梁中預埋的5根直徑25mm注漿管向梁底壓注微膨脹高強水泥漿。

4 施工監測方案

施工監測是決定工程成敗的重要一環。監測內容包括: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;托換梁變位及裂縫觀測;托換樁、托換梁(支座處)、既有樁、既有柱高程監測;分步液壓參數監測等。

所有水準點均應與不受施工影響較遠的基準點相聯系，并繪制沉降與時間關系曲線。裂縫觀測應在裂縫位置予以標明，并進行編號，記錄大小及發展。

5 結論語

本工程主動托換的關鍵技術是確保公路橋不受影響下對公路橋樁基進行托換，而且結構變形得到了嚴格控制，變形值全部控制了允許范圍之內。因此，該項施工技術對成都地區市內公路橋的托換施工，具有重要的參考價值。

參考文獻:

[1]ＧＢ50010 2002，混凝土結構設計規范.

[2]ＧＢ50007 2002，建筑地基基礎設計規范.

[3]ＪＧＪ94 94，建筑樁基技術規范.

[4]ＤＢＪ15 31 2003，建筑地基基礎設計規范.

作者簡介：

周劍 男 1975年11月29日 職稱：工程師