深圳市牛咀大橋樁基托換設計

曾海勇

【摘 要】隨著我國城市地鐵建設規模的增加，盡量減少地下工程對既有建筑的影響成為一個研究熱點。論文從設計方案、施工工藝、結構監控等方面探討深圳市牛咀大橋在運營狀態下地鐵隧道樁基托換設計。

【Abstract】With the increase of the scale of urban subway construction in China， minimizing the impact of underground projects on existing buildings has become a research hotspot. From the aspects of the design scheme， construction technology， structure monitoring and so on， the paper discusses the underpinning design of pile foundation of metro tunnel under the operation state of Niuzui bridge in Shenzhen.

【關鍵詞】牛咀大橋；地鐵隧道；樁基托換

【Keywords】 Niuzui bridge； metro tunnel； pile foundation underpinning

【中圖分類號】U443.15 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）07-0164-02

1 工程概況

深圳地鐵6號線民樂停車場出入線總長約2.6公里，隧道穿越強、中、微風化花崗巖，采用TBM+局部礦山及明挖法施工。其中明挖段長71m，隧道上方為南坪快速牛咀大橋，共7根橋墩侵入隧道洞身，為不中斷南坪快速交通，隧道穿越橋梁基礎采用樁基托換。

牛咀大橋為雙向八車道城市-A級公路橋梁，為簡支橋梁，跨度25m，分左右兩幅，每幅橋梁寬度16m，橋面到橋

底最大高差24m，每跨橋梁采用兩根直徑1.8m墩柱式樁基礎。

根據牛咀大橋的結構、基礎形式和現場施工作業空間，采用人工挖孔樁，門架式托換橋墩的托換形式。

2 地質和水文概況

場地內主要分布的地層包括：第四系全新統人工填堆填層、殘積層、下伏燕山期花崗巖及構造巖。

地下水主要有兩種類型：一是填土層空隙潛水，另一類為基巖裂隙水，主要賦存于強、中等風化帶及斷裂構造裂隙中，具有承壓性。

3 樁基托換工程難點

①南坪快速為深圳市內主要交通干道，交通繁忙，本托換期間不封路，是在動活載作用下進行的。

②出入線明挖段為三線矩形斷面，結構斷面寬度15～19m，托換梁需跨過明挖隧道，托換梁最大跨度達23.3m，工程施工難度大，實施風險高。

③明挖段隧道為出地面結構，場地所在橋下現狀地面為一南北走向斜坡，斜坡高差達20m，樁基托換在地面上實施，施工作業場地困難。

④確定托換荷載的制約因素多。樁基托換受力轉換體系復雜，需根據不同的階段、不同荷載的作用，分階段確定托換荷載。針對托換樁在托換施工、隧道施工期間的受力變形影響，分析橋梁可能的最大最小受力情況，以確定樁基托換各階段的控制荷載。

4 樁基托換工程方案及步驟

4.1 托換方案的確定

本工程托換樁軸力較大，橋梁變形要求高，若采用被動托換結構將難以滿足剛度、承載力和變形要求。為更好的控制托換結構和橋梁的變形，托換方案采用主動托換。

4.2 托換方案設計

本工程托換結構采用鋼筋混凝土托換承梁的受力體系。在托換梁兩側各布置直徑1.5m混凝土灌注樁，并對現有橋墩采用鑿毛、植筋形式與新增托換梁有效連接， 新托換梁支承于兩側新建的樁基上，通過在樁帽上頂升千斤頂來控制既有老橋上部結構的變形，利用千斤頂控制托換梁高程，穩定后澆筑樁頂混凝土，完成老橋基礎托換。

因現場施工條件限制，托換新樁采用人工挖孔端承樁，樁端入微風化不小于1m，且低于隧道底板不小于2m。南側地勢低，新樁出露地面近20m，為滿足樁抗震水平承載力要求，樁端入微風化不小于3m。

托換梁采用鋼筋混凝土梁，根據托換梁布設位置空間及跨度，托換梁寬度采用3m、3.5m，托換梁高采用2.5m、3m。為避免托換梁和橋梁蓋梁間形成短柱，采用托換梁直接加固蓋梁方案，本方案傳力途徑直接，也有利于抗震。

4.3 托換梁抱樁處節點處理

托換梁抱樁處為新舊結構連接點，是整個構建受力的關鍵點，為保證節點牢固可靠，設計時采取以下加強措施：

①增加托換梁主筋分布排數，盡量多的主筋貫穿通過，老橋墩范圍內的主筋通過植筋連接。

②抱樁處設置600寬環形混凝土梁，加強節點處的整體完整性。

5 樁基托換的主要步驟

第一，托換樁及樁帽施工。平整場地，施做人工挖孔樁護壁， 由上至下分段開挖成孔，挖至終孔標高下鋼筋籠，澆筑灌注樁混凝土，后續施工樁帽。

第二，托換梁和被托換結構之間結合處理。為保證托換梁和被托換橋墩之間的牢固連接，采用植筋的形式進行處理。首先對原墩界面處理，步驟如下：

①在原樁上進行放樣劃線，定出界面處理位置；

②將原樁混凝土表面利用手持釘錘間隔將樁（柱）表面混凝土鑿入25mm企口，形成齒槽；

③鑿槽后使用鋼絲刷清刷開鑿部位混凝土碎屑，用水清洗干凈，在新加結構混凝土澆筑前四小時內刷界面處理劑；界面處理完畢進行植筋，植筋流程如下：植筋定位—鉆孔—清孔—注膠—植筋—養護-檢測。

第三，搭設支架、支模，澆筑托換梁。

第四，頂升。頂升的目的是消除托換新樁變形對托換體系的不利影響，防止托換新樁樁頂沉降帶動墩柱沉降，檢驗托換梁體系的承載能力。施工時在托換梁兩端樁帽處各放三臺千斤頂，實現樁、梁間的可控作用力。頂升分二次頂升：第一次頂升為預備頂升（也稱為超頂），主要檢測頂升整個系統的可靠性，二次頂升為階段性分級加載頂升，主要完成托換樁的沉降變形及托換梁的擾度變形，同時實時同步頂升至設計要求標高以滿足隧道區間凈空要求。

第五，截樁。在完成預頂、全面觀測變形穩定后，進行鎖定，開始截斷被托換樁，斷柱采用人工截除，由外及內層層剝離的施工方法。截柱前需對原樁沉降及新舊混凝土界面滑移做好觀察，在截柱過程中實行不間斷觀測，做到信息化施工。

第六，封樁。截樁完成后，在保持千斤頂荷載穩定不變的情況下將樁、梁預留鋼筋采用鋼套筒接駁器進行連接，澆筑微膨脹混凝土封樁。

6 施工監測

本主動托換體系設計的特點是受力明確、承載力可靠、變形易于控制、能夠適應現有結構布置和樁基布置條件、托換施工期間和托換完成以后的建筑物安全控制設計采取靜態應變測試系統、電子位移計、傾角儀、裂縫觀測儀對新托換梁的撓度、沉降、傾斜度、裂縫進行高精度動態監測，得出同步頂升時托換梁的即時變化結果，以便更準確地指導托換梁頂升工作。

7 結語

牛咀大橋樁基托換工程已成功實施完成，本工程采用較少見的地面以上抱樁托換，托換跨度大，為今后類似的樁基托換工程積累了成功經驗。

【參考文獻】

【1】GB50157-2013，地鐵設計規范[S].

【2】GB50010-2010，混凝土結構設計規范[S].