淺埋隧道下穿城市公路匝道橋截樁托換施工技術(shù)

宋子文

（濟(jì)南城建集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

1 樁基被、主動(dòng)托換概念及原理

所謂樁基托換技術(shù)，是指通過托換結(jié)構(gòu)改變既有結(jié)構(gòu)荷載傳遞路線的技術(shù)。根據(jù)其發(fā)展路徑和受力特點(diǎn)，可分為被動(dòng)托換和主動(dòng)托換兩類。被動(dòng)托換的基本思想是：托換結(jié)構(gòu)施工完成后，直接將原樁切斷，原樁的荷載通過托換結(jié)構(gòu)傳遞給新樁。主要缺陷在于新樁承受荷載后必然會(huì)產(chǎn)生一些新的變形，在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生較大的次生應(yīng)力，對(duì)原結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響。主動(dòng)托換的基本思路是：在原樁基被切斷之前，用千斤頂對(duì)新樁進(jìn)行預(yù)壓，或者對(duì)新樁和托換結(jié)構(gòu)施加預(yù)壓荷載，以消除新樁（托換樁）和托換結(jié)構(gòu)的局部變形。在原樁基切割過程中，對(duì)新樁和上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將測(cè)試得到的變形反饋給千斤頂控制系統(tǒng)，及時(shí)消除或減小變形。

2 地鐵盾構(gòu)隧道施工中的樁基礎(chǔ)托換技術(shù)類型

1）主動(dòng)托換技術(shù)，在主動(dòng)托換技術(shù)的作用下，整個(gè)工程結(jié)構(gòu)的變形控制會(huì)變得更加主動(dòng)。此外，在混凝土地鐵盾構(gòu)隧道施工主動(dòng)托換技術(shù)實(shí)施之前，相關(guān)人員可以利用頂升裝置調(diào)整上部荷載和變形，并借助新樁和托換系統(tǒng)，保證荷載的整體控制。此外，有些建筑可以消除結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期變形效應(yīng)。由于托換建筑托換荷載過高，對(duì)變形控制要求非常嚴(yán)格，整個(gè)托換樁會(huì)隨著托換梁一起上升，從而將整個(gè)建筑荷載傳遞到托換梁上，最終將新樁和托換結(jié)構(gòu)完全消除，將變形結(jié)構(gòu)控制在最小范圍內(nèi)。2）被動(dòng)托換技術(shù)，從被動(dòng)托換技術(shù)來看，主要托換對(duì)象是荷載較小的建筑物，在地鐵盾構(gòu)隧道施工中安全性較低。此外，被動(dòng)托換技術(shù)可以在原有樁基上部結(jié)構(gòu)的荷載施工過程中隨著托換建筑物的變形轉(zhuǎn)移到新的樁基上，但不能調(diào)節(jié)建筑結(jié)構(gòu)上部的變形。當(dāng)整個(gè)托換建筑的荷載減小時(shí)，上部荷載可以直接托換到新樁上，這樣整個(gè)托換結(jié)構(gòu)所承受的作用力可以充分控制整個(gè)建筑上部的沉降，保證建筑結(jié)構(gòu)保持較高的穩(wěn)定狀態(tài)。

3 檢測(cè)和監(jiān)測(cè)

施工前委托第三方具有檢測(cè)資質(zhì)單位對(duì)匝道現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查、取證，形成施工前匝道狀況評(píng)估報(bào)告和檢測(cè)報(bào)告。施工期間對(duì)匝道實(shí)施監(jiān)測(cè)。隧道二次襯砌施作完成后，委托第三方檢測(cè)單位協(xié)同地方相關(guān)主管部門再對(duì)A，B匝道進(jìn)行檢測(cè)，以明確隧道施工的影響，并形成施工造成影響程度的評(píng)估報(bào)告。隧道下穿匝道施工期間，加強(qiáng)隧道洞內(nèi)及匝道橋監(jiān)測(cè)。截樁前，在匝道樁位底板及護(hù)拱上布設(shè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，截樁過程中監(jiān)測(cè)匝道底部和隧道拱頂沉降數(shù)據(jù)。同時(shí)，在匝道內(nèi)部布設(shè)下沉及收斂量測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)匝道下沉及凈空收斂數(shù)據(jù)。截樁過程及第1層護(hù)拱噴混凝土作業(yè)完成前每隔1h監(jiān)測(cè)1次沉降數(shù)據(jù)，開始施作第2層護(hù)拱至樁位仰拱填充混凝土終凝前每隔2h監(jiān)測(cè)1次沉降數(shù)據(jù)，在原樁基與匝道底部交接處存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，應(yīng)力值較大，第1步截?cái)鄻痘敳繒r(shí)，靜置監(jiān)測(cè)切割縫1h。若切割縫尺寸無明顯變化，繼續(xù)實(shí)施第2步截樁，若切割縫明顯變小，在切割縫處嵌入鋼板，抑制上部結(jié)構(gòu)沉降，同時(shí)中斷匝道內(nèi)交通。

4 施工分析

1）參數(shù)設(shè)計(jì)。托換襯砌厚800mm，骨架選擇雙層鋼筋網(wǎng)，環(huán)向、縱向鋼筋直徑均為22mm，環(huán)向距離100mm，縱向距離150mm。由于隧道開挖斷面增加，因此，托換施工選擇CRD技術(shù)，最先選擇300mm混凝土噴射施工，格柵主筋設(shè)計(jì)為25mm，間距為500mm，臨時(shí)支撐20號(hào)鋼筋，為了保證托換施工安全，在其開挖面外部2m范圍提前注漿加固。2）施工流程。第一，提前注漿加固；第二，左側(cè)上方斷面開挖支護(hù)；第三，左側(cè)下方斷面開挖支護(hù)；第四，右側(cè)上方斷面開挖支護(hù)；第五，右側(cè)斷面下方開挖支護(hù)；第六，植筋施工，托換襯砌；第七，托換后滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后，鑿除侵入樁基，拆除臨時(shí)支撐鋼筋，外部包裹防水層，進(jìn)行下一輪施工。3）過渡段施工。過渡段施工是指標(biāo)準(zhǔn)斷面與托換斷面的過渡施工，開挖時(shí)其外部需要擴(kuò)大800mm，其關(guān)鍵是上挑施工，本工程設(shè)計(jì)上挑段為2m，過渡段格柵總共有4榀，上挑高度為200mm/榀，逐榀施工，開挖時(shí)需要控制角度，避免角度過小影響后續(xù)施工，安置格柵時(shí)注意縱向緊固鋼筋，保證格柵銜接穩(wěn)固。實(shí)施CRD技術(shù)時(shí)，逐一架設(shè)左側(cè)格柵，由左至右的方式直至施工結(jié)束。

5 安全控制要點(diǎn)

1）由于樁基底與隧道仰拱開挖面基本平齊，在樁位仰拱開挖完成后及時(shí)采用混凝土封閉樁基底周邊，避免樁基底長(zhǎng)時(shí)間被水浸泡。截樁前采用砂袋填滿預(yù)留樁位仰拱，以防止樁基截?cái)鄷r(shí)下部樁基失穩(wěn)。2）繩鋸切割過程中安排專人旁站，設(shè)置安全防護(hù)及警戒線劃定施工作業(yè)區(qū)域，繩鋸正前方不允許站人。3）施工期間，上部交通不中斷，對(duì)交通實(shí)施24h管制，小龍坎環(huán)道A，B匝道禁止3軸（含）以上大貨車通行，同時(shí)布設(shè)值勤人員和設(shè)置二級(jí)施工警示、限高架等交通標(biāo)志，保障施工期間交通安全。4）建立洞內(nèi)外聯(lián)動(dòng)機(jī)制，一旦發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常，互通信息，中斷匝道內(nèi)行車。

6 結(jié)語

在實(shí)際施工過程中，地鐵隧道與鐵路和水工隧道工程有很大不同。在地鐵隧道施工過程中，不可避免地會(huì)接觸到建筑物。如何處理好既有建筑與地鐵隧道的關(guān)系，是整個(gè)安全施工的難點(diǎn)和重點(diǎn)。特別是在隧道設(shè)計(jì)穿越既有建筑物下部樁基的過程中，托換加固措施的實(shí)施尤為重要，以確保建筑物和地鐵隧道施工不會(huì)受到任何影響。