地鐵施工遇高架橋樁基托換技術的分析

汪擁軍

（南寧軌道交通集團有限責任公司廣西南寧　530021）

地鐵施工遇高架橋樁基托換技術的分析

汪擁軍

（南寧軌道交通集團有限責任公司廣西南寧530021）

在地鐵工程的施工過程中，車站或地鐵區間的建設難免會遇到需要穿過高架橋的情況，如無法改線或撤遷則需要對高架橋進行樁基托換。本文以某城市地鐵3號線一期工程地鐵車站的施工為例，對地鐵施工中的樁基托換技術的具體應用進行了分析，力求為其他城市的地鐵施工提供參考。

地鐵施工；遇高架橋；樁基托換技術

1　前言

隨著我國城市的不斷擴建和現代化的發展，地鐵成為城市居民出行的必要交通工具之一，各大城市的地鐵工程數量也隨之增加。樁基托換技術是地鐵施工中最常用的施工技術，具有較高的難度和風險性，因此必須進行精心的設計和精心的施工，結合工程實際情況，以科學合理的手段和程序完成樁基托換。

2　樁基托換的分類

2.1主動托換和被動托換

樁基托換中的主動托換是指卸載前以原樁為基礎對新樁和托換體系加以荷載，以消除被托換體系因長時間變形而產生的時空效應，并使用頂升裝置對上部變形和荷載進行動態的調控。如果托換建筑的變形控制要求較為嚴格、荷載較大，應在新樁及托換結構被切除前加以荷載，通過上頂力的作用，同時提升被托換樁及托換梁，使上部建筑荷載在被截斷之后能夠轉移到托換梁，避免了上部建筑大幅的沉降，同時，利用預加載能夠消除新樁及托換結構的部分變形，把托換后樁及其結構的變形控制在可控范圍內，從而滿足變形要求。這是一種有主動性特點的主動托換[1]。

被動托換則是在卸載時，由于原樁上部結構的荷載隨著托換結構的變形而轉移到了新樁上，此時無法對上部結構的變形進行調控。通常被動托換技術只會應用在荷載小的托換工程中，可靠性相對較低。如果托換建筑的變形控制要求不嚴格、荷載較小，上部的荷載在被切除之后，可以憑借托換結構的自身截面剛度直接轉移到新樁上，而不再采用其他變形調節手段。完成樁及結構的托換后無法再進行其變形的調節和控制，上部建筑的沉降由托換結構本身來承擔和控制，因此其變形的控制是一個被動適應的過程。

2.2樁式托換和樁-梁托換

樁式托換是指以新增的承臺為轉換的結構，把上部的荷載轉移到托換樁，具有于車站上方進行有條件的托換樁布置的特點。其適用于托換樁在車站施工中所處的地層承載力較高、對托換結構產生的影響不大或是可在小范圍內控制施工中產生的變形等條件下。而樁-梁托換通常使用門架式布置，先把荷載轉移到托換大梁，然后再通過轉換梁轉移到托換樁。引用在地鐵車站的施工中時由于門架式的托換結構是橫跨在車站上方的，因此能減小對托換結構產生的影響，其缺點是托換大梁尺寸過大。

3　工程概況

高新大道站是成都地鐵3號線一期工程的中間站，為單柱雙跨地下二層島式車站，站后設單存車線。站位處于一環路與衣冠廟立交橋的交叉路口，車站主體沿一環路呈東西向布置。衣冠廟立交橋上跨高新大道站，平面交角89°。衣冠廟立交橋為雙向4車道，寬15.1m，橋梁結構為15根單箱單室小箱梁組成跨度為20.7m簡支梁橋，瀝青混凝土路面，橋下凈空約5m。

衣冠廟立交橋6號橋墩位于車站中部，其樁基伸入車站結構底板以下760mm，為保證橋梁結構安全及車站正常施工需對6號橋墩進行托換施工。6號橋墩為板式橋墩，其下部承臺結構尺寸為9m（長）×2.5m（寬）×1.5m（高），承臺下設2根φ1.5m、長15.5m摩擦樁，兩樁中心距6.5m，樁端位于密實卵石層中。托換施工分為兩步：①將橋墩托換至車站圍護樁及基坑內臨時立柱上；②待車站主體結構達到設計強度后將橋墩2次主動托換至車站主體結構正上方。托換段圍護樁及托換梁作為托換結構永久構件。橋墩與車站位置關系見圖1、圖2。

圖1　建筑物位置關系圖

圖2　建筑物位置關系圖

4　施工方法及工藝流程

為保證城市交通暢通，緩解城市交通壓力，衣冠廟立交橋在施工期間車輛通行不會中斷，適當分流部分大型客車等重型車輛。為確保施工安全。采取衣冠廟立交橋承臺基礎增加橫向暗梁三根，縱向握裹梁一根，以“抬轎子”式支撐加固承臺及橋墩、橋梁。橫梁置于圍護樁頂，將原橋臺孔樁所受承載力通過橫梁最終轉換至圍護樁和車站中間承重柱上，在車站施工過程中需對衣冠廟立交橋受力樁基進行樁、柱托換。樁基托換施工的工藝流程見圖3。

圖3　樁基托換施工的工藝流程圖

4.1施工前的技術準備

在進行實際的施工前，需要按以下步驟進行準備：①編制合理的實施性的施工方案，制定施工管理制度，根據工程中的技術重點、技術難點制定科研計劃和攻關計劃，并加強對施工人員的崗前培訓。②責成項目、設計、監理和業主四單位調查橋梁的現狀，全面檢測橋梁的裂縫、傾斜度、沉降情況和橋梁結構的其他缺陷，并做詳細備案，消除施工對橋梁的影響后要進行對比復查，全面掌握地鐵車站施工和樁基托換對橋梁的影響。③建立施工環境監測系統，實時監控地下管線、水文地質環境等可能對施工產生影響的周邊環境，并建立包括裂縫、沉降、傾斜、位移和地下水水位變化等方面的監測項目[2]。

4.2托換樁的施工

結合地質情況和立交橋凈空條件，本工程采用了沖擊鉆機進行施工，在每個托換樁下進行2個鋼筋計的預埋，以實時監測樁基的內力變化。在施工過程中需加強對樁基底部的沉渣厚度的監控，避免樁基在頂升過程中產生過大的沉降。

4.3冠梁及托換梁的施工

待托換樁施工完成后，進行樁頭處理后施工冠梁、托換梁，冠梁及托換梁一次性整體澆注完成。為確保承臺底部60cm范圍內托梁混凝土密實，優先選擇自流平混凝土進行灌注，并在原承臺底部鑿毛植筋后布置重復注漿管，待托梁混凝土養護結束后進行注漿。

圖4　托換梁的施工圖

5　樁基托換施工技術要點

5.1新舊結構連接技術

新舊結構間的連接分為鑿毛和構造錨筋及柱齒槽和錨筋兩種，鑿毛和構造錨筋主要用于剪力傳遞中小軸力，柱齒槽和錨筋則用于剪力傳遞大軸力，本工程采用鑿毛和構造錨筋。為了讓新舊結構共同協調作用，新老混凝土界面均要求處理。將舊混凝土表面鑿毛深度10～20mm左右，鑿毛后用水清洗干凈，在托換梁混凝土澆注前4h涂刷環氧樹脂砂漿，然后用補償收縮混凝土制梁。

5.2截樁方法

在進行樁基托換時，要先切斷新舊托換結構之間的聯系，完成樁基托換后，一般使用預頂技術和切割技術把荷載轉移到新結構。如果樁身是鋼筋混凝土，則檢測鋼筋直徑是否在12mm以下，小于時可以采取切削，大于時采取人工鑿除[3]。截樁前應做好各項應急措施，要求在截樁過程中盡可能減少對整個托換系統的振動。每次切斷口的深度不得超過100mm，且應遵循由外向內。截樁斷口高度應與托梁底面保待在同一平面內，截樁完成切口斷面使用結構膠找平。

5.3二次托換預頂

預頂方法：施工時在車站頂板至托換梁下高約630mm，放入千斤頂，實現頂板、托梁間可控的作用力。

預頂的目的：消除一次托換橋梁上部結構變形以及二次轉換托換荷載到車站頂板上。

托換預頂加載采用分級加載原則，共分十級加載，每級荷載增量為千斤頂加載上限值的10%，不可一次加載到最大值。每級加載需保持10min，等結構穩定后方可加次級荷載。被托換樁的上抬量不能大于1mm，大于此值應停止加載。在加載過程中同時應嚴格監測托換梁裂縫的產生及發展，最大裂縫寬度大于0.1mm時，停止加載。

預頂時，必須嚴格控制千斤頂的頂升力和托換梁兩端的位移，各千斤頂頂升力達到控制值而梁端位移未達到位移范圍值2～3mm以內，或梁端位移值已達到控制值（3mm）而頂升力未達到控制值時，或頂升力與位移值未達到要求而臨時立柱軸力超過4000kN時，需對設計參數進行調整。

5.4后澆混凝土支座

托換梁下部、車站中柱上方設置1300mm（長）×1200mm（寬）×630mm（平均高）鋼筋混凝土支座，支座豎向鋼筋錨入車站中柱內，待預頂施工完成，且保持預頂力穩定不變的情況下截除臨時立柱后，澆注微膨脹自流平混凝土，注意保證澆注混凝土的密實性。

6　結束語

當地鐵施工遇高架橋時，采用樁基托換技術可以有效解決地鐵與高架橋的互相干擾，減少施工拆遷，降低了工程投資的成本，因此，樁基托換技術在地鐵工程的施工中具有極高的實用性，結合地鐵工程實際，加強樁基托換技術的改進和完善，能夠進一步推動我國地鐵工程的建設。

[1]高盼.地鐵施工中既有橋梁的樁基托換技術[J].城市建設理論研究（電子版），2014，12（17）：58.

[2]周志云，歐陽晶，李紅鵬.地鐵施工中既有樁基托換技術[J].四川建筑，2014，34（5）：170.

[3]曲雷.地鐵穿越橋梁樁基礎托換技術淺析[J].城市建設理論研究（電子版），2014，20（1）：5.

U231+.3

A

1673-0038（2015）03-0070-03

2014-11-20

汪擁軍（1981-），男，工程師，本科，主要從事工程施工工作。