郭 輝

(中鐵隧道集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，河南洛陽(yáng) 471009)

0 引言

隨著地鐵的大量修建及城市化的快速發(fā)展，越來(lái)越多的地鐵隧道需要下穿城市建筑物并進(jìn)行樁基托換［1］。國(guó)內(nèi)城市采用過(guò)樁基托換技術(shù)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)有:李國(guó)雄等［2］結(jié)合廣州地鐵一號(hào)線的樓房樁基托換工程，分析了影響樁基托換方案的因素，探討了幾種可能的樁基托換方案和拖換結(jié)構(gòu)型式，提出了一種合理可行的樁基托換技術(shù)方案;秦質(zhì)樸等［3］結(jié)合北京地鐵4號(hào)線動(dòng)物園—白石橋區(qū)間隧道下穿長(zhǎng)河白石橋樁基，通過(guò)理論計(jì)算結(jié)果及經(jīng)驗(yàn)類比確定設(shè)計(jì)原則、預(yù)加力控制原則及施工要點(diǎn)，形成一套計(jì)算—設(shè)計(jì)—施工的有效方法。但是上述經(jīng)驗(yàn)并不完全適合深圳的高水位濱海地區(qū)特殊地質(zhì)條件，因此需要探索一套適合深圳地質(zhì)條件的樁基托換技術(shù)，特別是在深圳地鐵三期工程的開(kāi)工前夕做好相關(guān)工作，確保三期工程能夠安全順利施工。本文就樁基托換施工流程及施工工藝進(jìn)行介紹。

1 工程概況

深圳地鐵5號(hào)線百—布區(qū)間為雙向隧道，隧道從布吉鴻名電業(yè)廠下穿越，穿越范圍為1 200 m2左右，需對(duì)該樓房進(jìn)行樁基托換［4］。

該樓房始建于上個(gè)世紀(jì)80年代末，為5層的框架結(jié)構(gòu)體系廠房，柱距7.5 m×8.0 m，基礎(chǔ)采用群樁承臺(tái)、φ480沉管灌注樁，基礎(chǔ)承臺(tái)多為6樁或8樁承臺(tái)，需要托換的原樁基共48根，需要托換的上部結(jié)構(gòu)柱有19根，每根柱的荷載標(biāo)準(zhǔn)值約為500 kN。隧道拱頂距地表平均大約為8.0 m，斜穿過(guò)該樓，穿越寬度約為30 m。樁基托換與隧道位置關(guān)系如圖1所示。

2 施工流程

見(jiàn)圖2。

3 樁基托換

3.1 托換樁施工工藝

托換樁采用人工挖孔樁，φ 1200 mm 13根、φ 1 500 mm 9根，樁長(zhǎng)20 m。樁端支承層為中風(fēng)化巖，且超過(guò)隧道底≥4 m，樁端土承載力值為5 MPa。

1)工藝流程。

見(jiàn)圖3。

2)挖孔施工。開(kāi)孔前，樁位應(yīng)定位放樣準(zhǔn)確，當(dāng)?shù)?節(jié)樁孔挖好安裝護(hù)壁模板時(shí)，必須用樁心點(diǎn)來(lái)校正模板位置，并在第1節(jié)混凝土護(hù)壁上設(shè)計(jì)十字控制點(diǎn);施工時(shí)采用分級(jí)挖土，每節(jié)高度應(yīng)視土壁保持直立狀態(tài)的能力及對(duì)既有建筑物樁的影響確定，一般為1.0 m。終孔時(shí)應(yīng)清除護(hù)壁污泥，孔底的殘?jiān)⒏⊥?、雜物和積水，檢驗(yàn)合格后，應(yīng)迅速安裝鋼筋籠、灌注樁身混凝土。

3)護(hù)壁施工。護(hù)壁施工采取1節(jié)組合式鋼模板(5塊)拼裝而成，拆上節(jié)，支下節(jié)，循環(huán)周轉(zhuǎn)使用，模板間用U形卡連接，不另設(shè)支撐，以便澆灌C20混凝土和下一節(jié)挖土操作。

4)鋼筋籠的制作與安裝。因施工空間的限制，鋼筋籠在孔內(nèi)按設(shè)計(jì)要求綁扎制作，鋼筋籠制作時(shí)，鋼筋籠外側(cè)設(shè)混凝土墊塊，以確保鋼筋保護(hù)層的厚度。

5)樁身混凝土施工。樁身混凝土采用C30商品混凝土，防腐混凝土宜采用礦渣水泥加粉煤灰?；炷料铝弦瞬捎么玻炷翝仓B續(xù)分層澆筑，每層厚度不超過(guò)1.0 m，采用插入式振動(dòng)器振搗密實(shí)。

3.2 托換樁梁系施工工藝

托換梁主體結(jié)構(gòu)是該托換工程的最關(guān)鍵部位，因此必須精心設(shè)計(jì)，精心組織施工。其具體施工順序見(jiàn)圖4。

圖4 托換梁主體結(jié)構(gòu)施工順序圖Fig.4 Construction sequence ofthe main structure of underpinning beam

1)托換梁基坑開(kāi)挖及支護(hù)?；娱_(kāi)挖范圍是以每幢托換樓房整個(gè)托換梁系外邊緣為界，并預(yù)留預(yù)應(yīng)力張拉機(jī)具的位置，開(kāi)挖時(shí)如遇土層較差，則還應(yīng)做好臨時(shí)支護(hù)工作，自挖土開(kāi)始，就要加強(qiáng)對(duì)建筑物、地面的沉降等的監(jiān)測(cè)工作，特別對(duì)澆基礎(chǔ)建筑物要特別注意監(jiān)測(cè)。

2)托換梁混凝土施工。轉(zhuǎn)換梁混凝土屬于大體積混凝土，為了控制混凝土內(nèi)外溫差和溫度變形而造成溫度裂縫，混凝土灌注時(shí)應(yīng)采取以下措施:①在混凝土中摻減水劑，降低水化熱，也使混凝土和易性有明顯改善。②混凝土擬采用商品混凝土供給方式，轉(zhuǎn)換梁混凝土強(qiáng)度等設(shè)計(jì)為C40。③待轉(zhuǎn)換混凝土澆筑完后，應(yīng)在5～6 h內(nèi)覆蓋塑料薄膜和浸水麻袋2～3層，來(lái)保溫及隔阻蒸發(fā)水的散發(fā)引致起表面的急劇降溫，以達(dá)到內(nèi)外溫差不大于25℃的要求?；炷羶?nèi)部的降溫控制在1.5～2.0℃/d，待測(cè)得內(nèi)外溫度接近時(shí)再揭開(kāi)覆蓋層澆水養(yǎng)護(hù)。④澆搗梁混凝土前要預(yù)埋好波紋管，作為后張預(yù)應(yīng)力筋的孔道。

3)托換梁鋼筋施工。①所有鋼筋的加工，安裝均應(yīng)按照有關(guān)技術(shù)規(guī)范、規(guī)定進(jìn)行。②當(dāng)鋼筋與預(yù)應(yīng)力管道在空間發(fā)生干擾時(shí)，可適當(dāng)移動(dòng)普通鋼筋位置以保證鋼束管道位置準(zhǔn)確。

4)托換梁模板施工。托換梁面積較大，為防爆模，采用20 mm厚夾板制作，豎向用100 mm×80 mm木方貼緊模板，橫向用雙鋼管壓實(shí)，穿墻螺栓收緊的方法，豎向木方100 mm×80 mm，間距300 mm，雙鋼管為φ 15間距為400 mm，長(zhǎng)邊截面設(shè)φ 16穿墻螺栓拉固，間距400 mm的加強(qiáng)模板剛度。

5)托換梁預(yù)應(yīng)力施工。為減少轉(zhuǎn)換梁的撓度，進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)換梁的抗裂性、剛度和耐久性能以及提高新舊混凝土的抗剪力，在橫向、縱向托換梁采用后張法有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力錨筋。①縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋束采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線，每根托換次梁布置4孔預(yù)應(yīng)力鋼絞線。錨具采用OVM15-13型、OVM15-15型2種錨具。②橫向預(yù)應(yīng)力，采用φ 32精軋螺紋粗鋼筋，采用一端固定、一端張拉。在托換次梁與柱節(jié)點(diǎn)處短方向采用3排精軋螺紋鋼收緊。③孔道留設(shè)13根/束的鋼絞線束采用內(nèi)徑為90 mm、外徑為97 mm的金屬波紋管成孔，15根/束的鋼絞線采用內(nèi)徑為100 mm、外徑為107 mm的金屬波紋管成孔。

3.3 自鎖式抗震節(jié)點(diǎn)處理

為了確保上部結(jié)構(gòu)柱的荷載能夠可靠有效地傳遞到托換體系上，使得節(jié)點(diǎn)滿足抗剪、抗壓、抗裂以及抗震的要求，應(yīng)在托換體系施工時(shí)對(duì)抱柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行自鎖式抗震節(jié)點(diǎn)處理;另外，為保證新舊混凝土之間的共同作用，還用對(duì)界面進(jìn)行鑿毛、錨筋2種方式處理。拖換次梁與柱節(jié)點(diǎn)大樣圖見(jiàn)圖5。

圖5 拖換次梁與柱節(jié)點(diǎn)大樣圖Fig.5 Underpinning grider and pile nodes

3.4 千斤頂?shù)陌惭b、頂升及拆卸

自鎖千斤頂安裝前必須進(jìn)行標(biāo)定、檢查和調(diào)試，確認(rèn)合格后再安裝。安裝后，通過(guò)頂升及塞鋼楔塊的方法使其與轉(zhuǎn)換梁底處于緊壓狀態(tài)，并保證有18 cm的行程，以便千斤頂整個(gè)調(diào)整時(shí)期內(nèi)不需回油。

當(dāng)樁徑為1 200 mm時(shí)，托換梁兩側(cè)安裝2個(gè)250 t以上的千斤頂;當(dāng)樁徑為1 500 mm時(shí)，拖換樁兩側(cè)應(yīng)安裝2個(gè)500 t的千斤頂。

依據(jù)柱沉降及轉(zhuǎn)換梁兩端頂升量觀測(cè)，調(diào)整千斤頂?shù)捻斏恳詽M足柱的沉降量及轉(zhuǎn)換梁兩端頂升量差值小于設(shè)計(jì)要求。

待千斤頂穩(wěn)定且托換新樁壓縮穩(wěn)定后即可在隧道內(nèi)斷樁，完成后進(jìn)入接柱及拆除千斤頂?shù)碾A段。

4 監(jiān)控量測(cè)

由于樁基托換工程對(duì)結(jié)構(gòu)受力和變形有特殊要求，樁基托換工程施工應(yīng)全程監(jiān)測(cè)、及時(shí)反饋，并根據(jù)反饋信息調(diào)整沉降變形。樁基托換過(guò)程中各測(cè)點(diǎn)歷時(shí)沉降曲線見(jiàn)圖6。

圖6 樁基托換過(guò)程中各測(cè)點(diǎn)歷時(shí)沉降曲線Fig.6 Tine-dependent curves of settlement of monitoring points during pile foundation underpinning

在整個(gè)樁基托換過(guò)程中，千斤頂沒(méi)有一次性頂升到位，而是分6次頂升。從各測(cè)點(diǎn)的歷時(shí)沉降曲線可以看出:在每次頂升過(guò)程中，大部分測(cè)點(diǎn)的變化量都在1 mm以內(nèi)，并且同步上升或者下降，出現(xiàn)的差異沉降相對(duì)較小，并未出現(xiàn)建筑物開(kāi)裂等現(xiàn)象，建筑物是安全的。

5 結(jié)束語(yǔ)

深圳地鐵5號(hào)線百布區(qū)間在下穿建筑物時(shí)進(jìn)行的樁基托換技術(shù)，采用預(yù)應(yīng)力主次梁系主動(dòng)托換形式，保證了把上部結(jié)構(gòu)荷載從原來(lái)的結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)上可靠地、安全地轉(zhuǎn)移到新加托換樁上來(lái)，并有效地控制了上部結(jié)構(gòu)的變形，確保了上部結(jié)構(gòu)的安全，托換的同時(shí)還保證了區(qū)間隧道的施工安全和區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)界限不受影響及地鐵的運(yùn)營(yíng)要求。

［1］ 王夢(mèng)恕.地下工程淺埋暗挖技術(shù)通論［M］.合肥:安徽教育出版社，2004.

［2］ 張?jiān)?，黃小許，李國(guó)雄，等.廣州地鐵一號(hào)線樓房樁基托換工程施工［J］. 地基基礎(chǔ)工程，1998(9):2，7-9.

［3］ 秦質(zhì)樸，呂剛，蔣小銳.北京地鐵4號(hào)線長(zhǎng)河白石橋樁基主動(dòng)托換技術(shù)［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2009(10):97-99.

［4］ 鐵道第二勘察設(shè)計(jì)院.TB 10003—2005鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2005.