對運營中軌道交通立柱加固保護的施工技術研究

沈 維[上海城投公路投資（集團）有限公司，上海 200335]

1 工程概況

S 3 公路先期實施段新建工程地面道路于 2017 年 6 月28 日建成通車（包括地面道路交叉口范圍）。軌道交通 16號線運營監測部門反映：自通車一年半來，位于 S 3 公路與秀浦路交叉口東側的軌道軌頂產生了一定的沉降（對應于軌道交通立柱編號 LZ 90 處），累計沉降量約為 23 mm，與相鄰 2 根立柱沉降差異量為 19 mm。上下行立柱累計沉降曲線圖如圖 1 所示。

圖1 軌道交通 16 號線秀浦路立柱（編號LZ 90）差異曲線圖

經各方討論，為有效減緩沉降速率，控制軌道交通立柱差異沉降，須對該承臺進行加固保護，以防墩臺差異沉降繼續進行。

2 軌道交通立柱加固技術

2.1 承臺加固方案

在軌道交通橋梁 LZ 90 承臺東、西兩側補充 6 根直徑為0.8 m 的鉆孔灌注樁，補樁與原有樁基中心距為 2.3 m，相鄰補樁之間中心距為 2.1 m，補充樁基樁長 45.0 m。在原承臺四周增設補樁承臺，與原承臺連為整體，同時將承臺總高度加高至 2.5 m。

加固后承臺總尺寸 10.4 m×7.4 m×2.5 m(長×寬×高），平面倒角尺寸為 2.3 m×0.8 m（長×寬），補樁承臺與原承臺通過植筋連接。補樁承臺采用 C 35 低收縮混凝土，墊層采用 C 20 混凝土。

16 號線秀浦路墩臺加固承臺，為異型承臺。承臺外形為八邊形，長 10.4 m，寬最大為 7.9 m，高度為 2.5 m，相比原承臺高度 1.8 m 增加了 0.7 m。

補樁承臺所用的 C 35 低收縮混凝土方量為 122.7 m3，墊層所用的 C 20 混凝土方量為 4.3 m3。

C 35 低收縮混凝土，要求 28 d 混凝土限制干縮率≤2×10-4，澆注前應進行混凝土配合比試驗，確?；炷恋男阅軡M足要求。

承臺加固方案如圖 2 所示。

圖2 承臺加固平面示意圖

2.2 基坑圍護措施

承臺加寬施工開挖存在深基坑，承臺設計底標高為 +0.2 m，坑底標高為 +0.1 m，周邊地面標高為 +5.88 m，基坑挖深 5.78 m，基坑長約 12.5 m，寬約 13.8 m，基坑呈梯形，面積大致 160 m2?；诎踩煽?、技術先進、經濟合理、方便施工的原則，本工程基坑圍護體系采用鉆孔灌注樁+鋼筋混凝土支撐，止水帷幕采用雙排高壓旋噴樁，灌注樁套打設置在旋噴樁中。

基坑圍護樁基采用Φ800 mm 鉆孔灌注樁，間距為1 000 mm，樁長為 15 m，樁頂標高為 5.88 m，樁底標高為 ﹣9.12 m，共計 53 根，混凝土采用水下 C 30。

鉆孔灌注樁樁位偏差≤50 mm。樁身垂直度為 1/150，并確保不向坑內偏差和傾斜。樁身混凝土的充盈系數宜為1.05～1.20，≤1.30。成孔采用優質泥漿，以防泥皮過厚。

鉆孔灌注樁采用隔樁施工，先期澆筑的樁與鄰樁成孔安全距離 ≥4 倍樁徑，并在灌注混凝土 36 h 后進行鄰樁成孔施工。清孔分 2 次進行：第 1 次清孔在成孔完成后進行；第 2 次在鋼筋籠和導管安放完畢后進行，確保樁底沉渣厚度≤100 mm。

施工期間進行成孔質量檢驗，檢測數量不少于總樁數的10%，即 6 根。施工完畢后采用低應變動測法檢測樁身完整性，檢測數量不少于總樁數的 20%，且 ≥5 根，即 11 根。抗壓強度試塊每 50 m3混凝土≥1 組試塊，且每臺班 ≥1 組。

為確?；訃o體系的穩定，基坑采用混凝土冠梁及支撐，冠梁寬 1 m，高 0.8 m，支撐寬 0.6 m，高 0.6 m，混凝土采用 C 30，鋼筋采用 HPB 300、HRB 400。冠梁主筋保護層為 50 mm。

開槽澆注混凝土支撐，混凝土支撐澆注盡量減少施工縫。施工縫設在 1/3 跨度處。做好混凝土支撐的養護工作，以防出現裂縫，并在達到設計強度的 80% 以后再開挖基坑?；炷林蜗到y主筋連接采用焊接接頭，單面焊 10d（d為鋼筋直徑），雙面焊 5d，接頭在同一斷面處數量不超過 50%，并錯開 35d。

土方開挖與支撐設置密切配合，施工前做好充分準備，保證開挖后及時設撐，在施工過程中盡可能縮短圍護體無支撐的暴露時間和減小寬度、深度，鋼筋混凝土支撐及冠梁宜摻加早強劑。圍檁施工前鑿除圍護墻表面泥漿、混凝土松軟層及凸出墻面的混凝土，保證圍檁與圍護墻間接觸密實。支撐及圍檁安裝允許偏差如下。

（1）鋼筋混凝土構件截面尺寸允差 + 20 mm、﹣10 mm。

（2）支撐軸線標高允差 ≤20 mm。

（3）同層支撐軸線平面位置允差 ≤30 mm。

（4）支撐構件兩端的標高差 ≤20 mm 和支撐長度的1/600。

（5）支撐在豎向平面的撓度應該小于其計算跨度的1/800～1/600。

（6）圍檁的水平撓度應該小于圍檁計算跨度的1/1500～1/1000。

2.3 土體加固

本工程高壓旋噴樁主要用于坑外止水帷幕、坑內被動區加固和雨水管處保護加固。旋噴樁采用三重管工藝。

坑外止水采用雙排Φ800 mm @ 500 mm（局部 800 mm@ 450 mm），長度為 9.0 m，止水帷幕進入坑底以下 ≥3.0 m。旋噴樁水泥參量 ≥25%，水泥采用 P.O 42.5，水灰比0.8～1.0。

本工程基坑坑底位于淤泥質土層，為提高坑底被動區土壓力，減少基坑側壁變形和坑底隆起，在坑內采用Φ600 mm @ 400 mm 高壓旋噴樁滿堂加固，水泥摻量25%，28 d 無側限抗壓強度 ≥1.0 MPa，加固深度為坑內以下 3.0 m，加固時避開新建橋梁樁基。

本工程基坑內存在雨水管，為保護雨水管，在管兩端采用Φ600 mm @ 400 mm 高壓旋噴樁滿堂加固，加固范圍 4處 2.0 m×2.0 m，共 16 m2，加固體深度 9～10.0 m。高壓旋噴加固工程量如表 1 所示。

表1 高壓旋噴加固工程量表

加固后土體的重量 ＞19 kN/m，滲透系數 ＜1×10 cm/s，28 d 無側限抗壓強度 ≥1.0 MPa。

本工程圍護樁樁間采用噴混凝土，噴混凝土厚度為 120 mm，樁間鋼筋釘長度為 1.5 m，間距為 2.0 m，混凝土采用速凝混凝土。橫向拉結鋼筋通過局部剝除灌注樁混凝土保護層，與灌注樁箍筋焊接連接，鋼筋網與拉筋綁扎連接。樁間混凝土強度達到 75% 后，才能開挖下段土層，樁間混凝土網噴一定長度后，預留與下段的搭接長度 ≥30d（d為鋼筋直徑）。

2.4 原有承臺兩側補樁

16 號線秀浦路立柱（編號LZ 90）加樁采用Φ800 mm鉆孔灌注樁，樁長為 45.000 m，樁頂標高 0.350 m，樁底標高－44.800 m，共計 6 根，混凝土采用水下 C 35。鉆孔灌注樁需在鋼筋籠周邊內側設置 3 根Φ50 mm 超聲波檢測管，壁厚 3 mm，檢測完成后兼做樁底后壓漿注漿管。

樁頂混凝土澆注應超過設計高程 1.0 m 以上，然后鑿除，露出清潔密實的混凝土表面，鑿除時須防止損壞樁身。

清孔后，孔底沉渣 ≤ 100 mm。

鋼筋骨架可分段焊接，焊接時在同一截面內鋼筋接頭數量不得超過總數的 1/2，接頭間距 ＞35d，且 ≥900 mm，焊接搭接長度 ≥10d。箍筋與主筋須電焊牢固。

7 號鋼筋為加勁箍筋（設在主筋內壁），間距均為 2 m，其搭接部分為雙面焊接。

通過在鉆孔樁設置混凝土保護層墊塊控制鋼筋混凝土保護層厚度，混凝土保護層墊塊強度 ≥C 40。

樁基均采用樁底后壓漿。利用樁內聲測管進行壓漿，聲測管性能滿足壓漿工藝要求，施工時必須防止超聲波管道被雜物堵塞，影響后注漿施工及樁身質量監測。當鉆孔灌注樁的水下混凝土齡期達到 14 d，對樁基進行超聲波檢測，檢測完畢后方可開始對每根管道進行注漿。

對樁底采用開放式后壓漿時，壓漿宜分 3 次進行，且宜依次按 40%、40%、20% 的壓漿量循環壓入，壓漿流量不宜超過 75 L/min，每次注漿時間的間歇不得超過 2～4 h。壓漿量按 JTGD 63—2007《公路橋涵地基與基礎設計規范》附錄 N 公式 N.0.5 計算確定。進漿口壓入混合水泥漿時，完成一次壓漿后，均勻減壓，防止壓力漿倒流堵塞注漿孔。注漿管應深入沉渣下進行注漿。

2.5 原有承臺植筋

補樁承臺與原承臺通過植筋相連，植筋布置要求為：原承臺側面最底層布置一層Φ25 mm 鋼筋，間距 150 mm，鋼筋伸出長度為 600 mm（承臺東西向）共計 60 根或 800 mm（承臺南北向）共計 76 根。

原承臺側面中部布置 5 層Φ16 mm 鋼筋，間距 300 mm，鋼筋層間交錯布置，層間間距 300 mm，鋼筋伸出長度為 500 mm，鋼筋共計 344 根。

原承臺頂面布置Φ16 mm 鋼筋，間距 300 mm，鋼筋伸出長度為 500 mm，鋼筋共計 292 根。

立柱側面布置 3 層Φ16 mm鋼筋，間距 300 mm，鋼筋層間交錯布置，層間間距 250 mm，鋼筋伸出長度為 500 mm，鋼筋共計 72 根。

鋼筋采用 HRB 400。Φ16 mm 鋼筋錨固深度 ≥400 mm，Φ25 mm 鋼筋錨固深度 ≥850 mm。鋼筋數量如表 2所示。

表2 補樁承臺植筋數量表

承臺底層植筋 Z 1、Z 1 a 與 4 a、5 a，承臺頂面植筋 Z 2 與 9 a 鋼筋互焊，焊縫長度 10d（單面焊）或 5d（雙面焊）（d為鋼筋直徑）。

植筋用膠粘劑采用 A 級膠，其質量和性能應符合 GB 50367—2013《混凝土結構加固設計規范》的相關規定。

在澆注新混凝土之前，必須按照施工規范有關規定的要求，對與新澆注混凝土有接觸面的原結構表面嚴格按照施工縫處理，原結構表面混凝土保護層應 100% 鑿除，露出原承臺鋼筋并沖洗干凈，新老混凝土結合表面應鑿成凹凸差 ≥6 mm 的粗糙面。

3 施工中對軌道交通立柱的監護

依據上海市工程建設規范 DG/TJ 08—2001—2016 J1 3459—2016《基坑工程施工監測規程》第 3.1.8 條規定，確定基坑開挖施工監測范圍為基坑圍護邊線外 2H（H為基坑開挖深度）以內范圍，故本基坑施工開挖監測范圍約為 12.0 m 范圍內，對 16 號線鄰側橋墩同進行監測。

對基坑外邊緣 12.0 m 以外建（構）筑物、道路和管線等在施工中應進行巡視監測，一旦發現異常情況須及時通知參建各方，必要時追加其他監測項目。

基坑監測點總體布設原則有以下幾個方面。

（1）監測點應充分結合基坑工程監測等級、基坑設計參數特性和基坑施工參數特性進行合理布置。

（2）監測點布置應最大限度反映基坑圍護結構體系受力和變形的變化趨勢。

（3）基坑圍護體側邊中部、陽角處、受力（或變形）較大處應布置測點，重點區域應加密監測點。

（4）不同監測項目的監測點宜布置在同一斷面上，便于數據比對。

（5）監測點間距布置應滿足相關規范要求，應滿足設計及相關單位的合理要求。

4 結 語

軌道交通安全是關乎市民百姓出行安全的大事，在不影響軌道交通正常運營的情況下，安全、快速地完成軌道交通基礎結構的修復，是軌道交通主管部門和相關施工單位在后續軌道使用過程中將會不斷面臨的問題。本工程在實際施工過程中，技術運用效果非常明顯，確保軌道交通正常運營，并通過加固控制了軌道交通立柱的沉降。這為今后類似的施工提供了較為成功的范例，具有一定的借鑒和參考價值。