地鐵車站建設中的懸臂式結構托換樁基施工工藝

摘要：在進行軌道交通項目建設時，極易面臨車站侵入既有橋梁的問題，對此通常借助受力樁與托換梁技術直接托換既有的橋梁樁基來處理。考慮到這一方法操作難度高、成本大、施工周期長，為了有效彌補上述缺點，結合東莞市城市軌道交通1號線一期項目，提出借助樁+承臺的形式實現橋樁的托換。設計出懸臂式結構托換樁基施工方案，并對技術要點展開了探討。

關鍵詞：軌道交通;樁基托換;懸臂式結構;施工技術

0" "引言

東莞市城市軌道交通1號線一期項目中，立交橋E8號橋樁具體位于車站頂板位置，寬約22.3m，如果借助普通的托換法開展施工，極易拉長施工周期，提高施工難度，增大施工成本。本文根據項目實際特征，設計了新型懸臂式結構托換樁基施工方案，不僅適用于復雜的施工環境，還大大提升了施工效率與施工質量。

1" "技術原理

項目主要借助樁+承臺的形式實現橋樁的托換，施工時需將結構受力樁伸入中等風化巖層以下1m以上。摩擦樁結構如圖1所示。

待結構樁安設完成后，為其搭設臨時的支撐系統，以確保其不受后續施工的影響。待支撐結構搭設完成，即可拆除原先的橋梁結構，實現橋梁的受力轉換。然后施做托換承臺，在承臺作用下實現結構受力樁和橋墩的連接，構成一個不等臂單杠桿支撐結構。整個支撐體系建造結束即可進行預頂，實現受力轉換，之后拆卸臨時支撐系統。最后，在樁底部位進行預注漿，減輕基坑開挖給托換結構帶來的影響，保障橋梁結構的整體安全與穩定。

2" "施工工藝流程及操作要點

2.1" "施工工藝流程

新型懸臂式結構托換樁施工步驟如下：進行施工前的各項準備，并準備好新建樁基;開挖基坑并為其搭設支撐結構;拆除原有的E8橋墩，開始托換承臺;原位還建橋墩、安裝支座;澆筑混凝土，拆卸支撐結構，回填基坑。

2.2" "樁基工程施工

本項目將結構受力樁設計為灌注樁，考慮到加固樁的位置大多安設在橋梁下方，極易受到梁下凈空的影響，因此本項目選用CZ-6D型沖擊鉆開展施工。施工時預先在樁頂處留出90cm樁帽鋼筋，以便后續連接承臺鋼筋。受力樁的鋼筋籠需分段預制，每段長度控制在6m。

施工時提前預埋3根直徑60mm長的聲測管，以便后續監測樁基成孔的質量好壞。需要注意的是，聲測管安設在鋼筋籠內側，且必須與鋼筋籠保持平行，管口必須超出樁頂0.3m左右的距離，所有管口高度必須齊平。管底用鋼板焊接，保證管內無異物、不出現漏水等問題。

本項目選用C40型混凝土進行澆筑，保證一次澆筑成型。開始澆筑之前，施工人員需要徹底清理孔內雜物。借助導管完成混凝土澆筑工作，灌注過程中實時觀察混凝土面高度，隨著高度的變化緩慢抬高導管，始終保證導管埋深在2～6m。

2.3" "基坑開挖

2.3.1" "開挖方式

本項目采取放坡開挖、鋼板樁支護相結合的方式。放坡開挖時，施工人員應提前勘測邊坡狀況，根據需求預制臨時護坡。在邊坡處預留出0.5m的距離，在鋼板樁一側預留出1m的距離，以便后續施工的開展。

2.3.2" "臨時支撐系統設計

臨時支撐系統所承受的荷載主要包含箱梁自身質量、附件質量以及支架自身質量等，因此同時選用鋼管柱與千斤頂作為施工原材料，以便在整個施工期間提供強大的支撐力。本項目臨時支撐系統主要包含1、2號兩部分支撐結構。

在1號支撐體系中，鋼板應安設在兩個立柱上方，其厚度控制在5cm，尺寸為1m×1m，本項目選用的是Q235b型鋼板。鋼板下方安設Φ690×16型鋼立柱管，相鄰立柱管之間的距離控制在4.25m，立柱管的高度則根據項目實際情況確定。

立柱管安設完成后開始澆筑，本項目選用C30混凝土，將其澆筑成長、寬、高分別為1m、1m、0.6m的長柱形，將其中的P5樁基礎底高程控制為493.734m，P7樁基礎底高程控制為491.434m。

將原有的P5樁基與新建的P7樁基共同作為1號支撐體，其中P5樁基的樁頂高出承臺頂面0.3m左右，P7樁直徑為1.2m，長度為15m，樁頂標高為491.434m。在鋼板上方安置2臺液壓缸頂升系統，以便隨時調控梁底高度，一旦發現梁底標高下降距離>5mm，立即啟動千斤頂以維持整體結構穩定。

在2號支撐體系中，選用與1號支撐體系相同的鋼板，但分配梁選用I20b型，且相鄰分配梁之間的距離需間隔25cm，主梁則選用I45c雙拼。在主梁下方安設Φ609×16型鋼立柱管，相鄰鋼立柱管之間同樣保持2.5m的間隔。立柱之間安設剪刀撐，其高度根據施工現場實際情況確定。項目使用的所有立柱基礎均屬于條形基礎，由C30型混凝土制成，長度有6m、3.5m兩種選擇，寬度、高度分別為1m、0.6m。

同樣要為2號支撐系統安設2臺液壓缸頂升系統，以實時調控梁底的高度。2號支撐系統中，梁底和千斤頂之間加墊一個3cm厚、尺寸為0.4mm×0.4m的Q235b型鋼板，一旦下降幅度>0.5cm，立即啟動千斤頂，避免結構出現明顯變形。

搭建工作平臺時，考慮到鋼立柱支撐架承擔著整個橋墩拆除環節絕大多數支撐，因此項目團隊需專門在鋼立柱支撐體系區域內建造操作平臺。操作平臺的主要施工材料為鋼管腳手架，其采用普通型Φ48×3鋼管，相鄰鋼管之間使用專門的扣件進行固定。鋼管之間的搭接長度應≥50cm。

橫向、縱向步距分別為0.9m、0.7m，高度步距設定為1.5m。橫向、縱向剪刀撐間距應≤0.6cm，剪刀撐使用搭接的方式接長，其搭接長度≥80cm。等距離之間安設2個以上的旋轉扣件，所有旋轉扣件與桿端之間的距離應控制在10cm以上。每5跨單獨安設1道斜撐，將斜撐上端與鋼管架相連接，下端與地面相連接，下端角度維持在45～60°之間。

施工過程中嚴格參照如下順序開展施工：先安裝鋼管柱與剪刀撐，再搭建整個操作平臺、安設I45c主梁與I20b分配梁，為其鋪設鋼板，最后安裝千斤頂。施工人員在安裝鋼管柱時應注意，當鋼管柱擴大基礎施工結構后，需使用起重機或型鋼搭建臨時的三腳架，以便于施工人員借助其完成立柱間所有加強桿件的焊接。

施工人員認真分析鋼管柱支撐系統，是否會在支撐橋梁的過程中發生彈性變形。待鋼管柱支撐系統布置結束后，必須進行預頂。動態調節梁底標高，根據項目實際情況將總頂升力度控制在1500kN以內，隨著頂升的推進，緩慢抬高頂升力度。待梁底標高上升之后，施工人員必須適當降低頂升速度，確保標高變化最大不超出0.1cm。其具體控制標準可結合實際施工情況進行微調。

2.4" "原橋墩拆除

開始拆除橋墩之前，項目單位依照盡可能不對周圍環境帶來破壞的原則進行施工設計[1-2]。通常選用切割繩鋸、人工破除以及機械破除等方式施工。開始拆除之前，施工人員利用Φ48×3型鋼管建造出專門的施工平臺。整個搭建過程中，必須保證鋼管與橋墩緊密貼合，平臺步距、縱距、橫距等均設定為1.2m。

2.5" "承臺施工

項目設定托換承臺的長、寬分別為9m、6.7m，高度控制在1.8～4.5m之間，整體呈階梯狀分布，承臺頂端需深入地下0.356m。承臺施工具體流程如下：首先拆除托換新樁頭部位的混凝土，重新澆筑墊層部位;其次安裝承臺鋼筋與模板;最后澆筑混凝土并按要求養護。

施工人員先破除新樁頭部位的混凝土，提前將樁頂上方90cm區域內的鋼筋預留出來。在風鎬等工具的輔助之下，破除新樁頭區域內所有含砂混凝土，并將其清理干凈。破除過程中嚴格把控施工力度，避免因力度過大造成鋼筋松動，影響到整體結構的穩定性。待樁頭混凝土徹底被破除、清理干凈之后，即可開始澆筑承臺墊層混凝土，本項目選用的是C15型素混凝土充當基底墊層。

制作鋼筋時嚴格參照設計圖紙放線、定位。所有和承臺相對應的預埋鋼筋，應使用I級擠壓套筒鋼筋接駁器相連接。開始承臺鋼筋施工后，施工人員先在既有橋墩位置預埋好墩柱鋼筋，令其伸入承臺內側0.9m。同時為了增強承臺和墩柱之間連接的緊密性，在承臺頂端E8號原樁位置提前預留好鋼筋。該鋼筋不僅需要伸入承臺內側0.9m，還需預留0.3m的外露距離，以便還建E8號原樁時其與墩柱鋼筋相連。

本項目所使用的模板由木模制成，支撐體系中龍骨的原材料為0.1m×0.1m的方木，相鄰方木之間的距離設計為0.3m。外龍骨則由Φ4.8cm的雙向雙層鋼管制成，安裝之前均勻涂抹脫模劑，模板安裝必須確保穩固。

本項目選用C40型混凝土作為施工材料，在混凝土泵車的作用下將混凝土輸送至模板中，同時配合振搗器同步振搗，實現一次性連續澆筑。

2.6" "原位還建橋墩

待先前澆筑的混凝土強度超出設計標準后，才能開始后續施工，即在E8號原墩位置建設橋墩。其中墩身的高度視橋梁底高程決定，施工之前進行測試。

處理還建樁和承臺界面時，施工人員先調直提前預留好的鋼筋，測量防線。再找出墩柱中心點、托梁中軸線，并借助油漆標注出來。仔細清理承臺、樁頂以及墩柱部位的混凝土，確保其表面光滑無雜質，以便墩柱與承臺之間緊密連接在一起。

還建墩柱結構時，首先為其搭設專門的操作平臺，以降低墩柱鋼筋、模板等構建的安裝難度，便于后續澆筑混凝土。在搭設操作平臺之前，項目單位需要仔細清掃施工現場，并檢測該位置的地基承載力是否超出120kPa，確保各項指標全部合格之后開始搭設支架。

本項目選用的是Φ48×3型普通鋼管，相鄰立桿縱距、橫距以及步距分別為0.7m、0.9m、1.5m，平臺搭設完成后建造專門的上下通道，以便施工人員施工過程中通行。施工過程中應將所有預留鋼筋和機械設備連接起來，構建出原樁鋼筋骨架后，再開始自上而下對稱綁扎鋼筋，使其形成一個緊密的鋼筋網柱。由專門的工廠提前預制好整體鋼模，節高維持在0.5～3m之間。其所使用的所有拉、箍等加固構件同樣需要出自專門工廠，以確保其各項性能指標均符合設計標準。

項目所使用的墩柱模板主要由Q235b型鋼板制成，其厚度約為5mm，其中模板的上、下左、右接縫處厚度均為1cm。模板豎勒、抱箍等由8號U型鋼制成，環筋則主要由1cm厚、8cm寬的鋼板制成，相鄰模板之間使用了M18×50型螺栓進行連接。經測量，該墩柱設計高度達到7.415m，模板節高有1.5m、2.4m、3.2m等三種。

2.7" "混凝土澆筑

使用C40型混凝土進行澆筑，施工之前提前使用混凝土罐車，將其運送至施工現場接受檢測，待各項指標全部驗收合格后開始澆筑。整個澆筑過程中，混凝土自由下落的高度控制在2m以內（借助串筒輔助施工）。

拆卸模板之前，需要對試塊進行強度測試，確保試塊的抗壓強度超出設計標準的70%后才能開始拆卸。拆卸過程中可借助起重機配合施工，不可人為強行拉撬，不可破壞其表層結構。

待混凝土強度超出設計標準后，開始安裝墩頂支座，本項目選用GYZF40-800×125型四氟滑板支座進行施工。整個施工過程中，施工人員必須實時控制梁底標高，及時借助鋼板進行調節，待支座整個安裝結束后，再在千斤頂的作用下緩慢消除荷載，實現托換，最后拆除支撐結構。

3" "結語

在進行軌道交通項目建設時，極易面臨車站侵入既有橋梁的問題，對此通常借助受力樁與托換梁技術直接托換既有的橋梁樁基來處理。考慮到這一方法操作難度高、成本大、施工周期長，本文以東莞市城市軌道交通1號線這一實際案例為背景，詳細分析了樁基托換技術施工要點，同時分析了樁基項目、基坑項目以及混凝土項目的施工技術，可為類似項目提供參考。

參考文獻

[1] 祝全兵，李東福.懸臂式結構托換樁基技術在地鐵車站施工中的應用[J].施工技術（中英文），2021（19）：110-113.

[2] 吳樂.地鐵礦山法隧道內樁基托換施工技術措施關鍵要素探究[J].工程建設與設計，2019（19）：192-193+196.