樁基托換對結構實測沉降的影響研究

張健 原方 李志謙 徐志軍

摘 要：本文以鄭州地鐵5號線樁基托換工程為依托，根據監測數據，得到新舊結構最大位移點的位置，分析得出托換過程中結構的位移變化特點。本文的研究成果可為類似樁基托換工程提供參考。

關鍵詞：樁基托換；沉降位移；監測數據

中圖分類號：TU473.1+1 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）17-0124-02

Study on Effect of Pile Underpinning on Structural Settlement

ZHANG Jian YUAN Fang LI Zhiqian XU Zhijun

Abstract： Based on the pile foundation underpinning project of Zhengzhou Metro Line 5 and the monitoring data， this paper obtained the position of the maximum displacement point of the old and new structures. The characteristics of the displacement variations in the structure during the process of underpinning were analyzed. The research results of this paper could provide references for other similar pile foundation underpinning projects.

Keywords： pile foundation underpinning；settlement displacement；monitoring data

在規劃地鐵路線時，不可避免地要穿越既有地下結構，其中穿越既有樁是常見的形式之一。針對這種情況，工程中常用的處理方法即樁基托換[1]。

樁基托換的原理是在既有樁基下部澆筑新的樁基，既有樁截斷后，上部荷載由新建樁基承擔。樁基托換的方法主要有兩種：對于荷載較小、變形要求較低的采用被動托換；對于荷載較大、變形要求較高的采用主動托換。兩者的區別在于主動托換在既有樁截斷前對既有結構上部承臺施加頂升荷載。

鄧濤利用FLAC3D模擬研究主動托換頂升的最佳荷載值[2]；熊小剛應用ANSYS模擬研究主動托換的沉降和頂升的位移控制值[3]。

本文以鄭州市地鐵5號線主動托換樁基工程為依托，根據監測數據，得到新舊結構最大位移點的位置，分析得出托換過程中結構的位移變化特點。

1 工程概況

本文研究的樁基托換工程中的既有結構為鄭州市黃河路立交橋F匝道樁接蓋梁式橋臺，臺高約5m，蓋梁截面2.7m（寬）×3.0m（高），樁基直徑Φ1.5m，樁長35m。托換結構采用托換樁-梁結構，托換梁采用鋼筋混凝土結構，其尺寸為5.8m（寬）×3.0m（高）×18.4m（長），托換樁采用鉆孔灌注樁，直徑1.3m，樁長50m，共4根。橋臺樁基托換立面布置圖如圖1所示。

2 監測過程與分析

2.1 工程施工進度統計

橋臺樁基托換工程正常施工作業，樁基托換通道開挖完成。托換梁澆筑完成，現場壓載和頂升均已完成。

2.2 監測工作

對橋臺樁基托換工程周邊8個箱梁豎向位移監測點、4個托換梁豎向位移監測點、2個橋臺豎向位移監測點和2個擋墻豎向位移監測點進行監測。新舊結構和開挖隧道位置關系及現場沉降位移檢測點布置見圖2。

圖中共有16個沉降監測點，其中JGC-2、JGC-8位于橋臺兩端中部，ZQC-9—ZQC-12位于托換梁四角，JGC-1、JGC-7位于擋墻結構上，其余測點均布置在立交橋的箱梁兩側，由此，整個結構的沉降均得到有效監測。

2.3 監測數據收集

提取頂升當天的現場監測數據，對比得出各結構沉降累計變化最大值，詳細數值見表1。

從表1可知，擋墻豎向最大位移出現在JGC-7測點，累計變形最大值為豎直向下16.1mm，其數值超出了控制值，出現紅色監測預警；橋臺豎向最大位移出現在JGC-2測點，累計變形最大值為豎直向下1.7mm，未超過控制值；箱梁豎向最大位移出現在JGC-3測點，累計變形最大值為豎直向下2.4mm，未超過控制值。

從圖3可知，16個沉降監測點中沉降量最大的為擋墻的兩個測點；箱梁上的8個測點中，東北側的一排測點測得的沉降量略大于西南側的一排；托換梁上的4個測點中，ZQC-9、ZQC-10兩側點測得的沉降量略大于ZQC-11、ZQC-12，其中ZQC-11測點出現豎直向上的位移。

4 結論

①由于既有橋臺的位置位于托換梁上中間偏西南方向一端，所以托換梁西南部分受到的荷載較多，其沉降略大于另一端；受頂升荷載的影響，橋臺和箱梁也出現了沉降，東北測的沉降略大于西南測。新舊結構所有測點測得的沉降量均處于控制范圍之內，測點周邊環境及工程自身巡查無異常情況。

②橋臺樁基托換工程擋墻豎向位移累計值已超控制范圍并處于預警狀態，建議加強關注工程現場施工情況和測點的保護。

參考文獻：

[1]錢七虎.迎接我國城市地下空間開發高潮[J].巖土工程學報，1998（1）：112-113.

[3]鄧濤，關振長，陳開良，等.橋梁樁基主動托換中頂升荷載的簡化計算[J].巖土力學，2015（11）：3259-3267.

[3]熊小剛，江見鯨.樁基托換對上部結構影響的非線性有限元分析[J].特種結構，2003（1）：8-10.