唐貴和，范 雨，黃金林

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，廣東廣州 510642;2.廣東省重工建筑設(shè)計院有限公司，廣東廣州 510034)

廣州市軌道交通六號線省航運(yùn)局宿舍樓樁基托換技術(shù)

唐貴和1，范 雨2，黃金林1

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，廣東廣州 510642;2.廣東省重工建筑設(shè)計院有限公司，廣東廣州 510034)

廣州市軌道交通六號線廣東省航運(yùn)局宿舍樓樁基托換工程中，采用鉆孔灌注樁+托換梁的手段對該建筑物樁基進(jìn)行托換。該工程地質(zhì)條件和水文條件較為復(fù)雜，建筑物12根樁侵入盾構(gòu)掘進(jìn)區(qū)，經(jīng)綜合比較，采用樁梁托換技術(shù)。工程中對樁基托換樁基槽、周圍建筑物、托換建筑以及樁梁的沉降和裂縫進(jìn)行施工監(jiān)測，以確保工程安全。計算托換樁的沉降及相鄰樁的沉降差，均遠(yuǎn)小于規(guī)范規(guī)定極限值。本文比較詳細(xì)地介紹了托換施工工藝、相關(guān)監(jiān)測、樁基托換技術(shù)的控制要點(diǎn)和應(yīng)急處理措施，可為此類設(shè)計和施工提供參考。

軌道交通 樁基托換 施工監(jiān)測

廣州市軌道交通六號線工程途經(jīng)潯峰崗到香雪，經(jīng)過文化公園、北京路等鬧市區(qū)，兩次穿越珠江，地質(zhì)條件復(fù)雜。沿線整體或部分穿越既有建筑物，因而施工時必須采用托換建筑物基礎(chǔ)的方法保護(hù)地面建筑。樁基托換技術(shù)是一種難度較大、費(fèi)用較高、工期較長和責(zé)任性較強(qiáng)的建筑技術(shù)[1-2]。托換技術(shù)的關(guān)鍵是確保被托換結(jié)構(gòu)的使用安全，要求在施工過程中有一個科學(xué)合理的設(shè)計、施工、監(jiān)測方案[3-4]。

1 工程概況

廣州地鐵六號線海珠廣場站—北京路站區(qū)間全長1 002.684 m，區(qū)間隧道在里程 YDK11+360.006—YDK11+399.718下穿B106號房屋(廣東省航運(yùn)局宿舍樓)[5]。B106號房屋為8層框架結(jié)構(gòu)，首層建筑面積約330 m2，樁基為鉆孔灌注樁，樁徑A800 mm、A1 000 mm;其中樁徑A800 mm樁基的設(shè)計承載力為2 500 kN，樁徑A1 000 mm樁基的設(shè)計承載力為3 900 kN，樁身混凝土強(qiáng)度為C25;樁長19～21 m。該棟建筑物有12根樁侵入盾構(gòu)掘進(jìn)區(qū)域，需要進(jìn)行樁基托換。

1.1 工程地質(zhì)特征

施工場地范圍內(nèi)地層土力學(xué)參數(shù)如表1所示。盾構(gòu)過該段主要穿越地層為(7)、(8)層，拱頂?shù)貙訛?7)層。托換工程立面示意見圖1。

表1 地層參數(shù)建議值

1.2 水文地質(zhì)條件

圖1 托換工程立面示意(單位:mm，高程:m)

地下水類型主要有第四系孔隙水，主要含水層為沖洪積粉細(xì)砂(3)1，地層分布連續(xù)，厚度較大。根據(jù)現(xiàn)場抽水試驗結(jié)果，砂層水位穩(wěn)定時間相對較短，說明其補(bǔ)給暢通，地層富水性較好，透水性中等。其次為基巖風(fēng)化帶的風(fēng)化裂隙水，主要含水地層為中風(fēng)化巖層，巖體裂隙較發(fā)育，地層富水性相對較好，滲透性弱。本場地范圍內(nèi)的含水層粉細(xì)砂層厚度較大，分布連續(xù)，而且可能連續(xù)分布至珠江邊，因此，本場地第四系層中的地下水與珠江水有較緊密聯(lián)系。

2 樁基托換方案設(shè)計

樁基托換的方案主要有樁梁托換、筏板基礎(chǔ)、擴(kuò)大承臺+鋼管樁托換等，本文對各個方案的優(yōu)缺點(diǎn)對比如表2。

根據(jù)場地工程及水文地質(zhì)條件，參照廣州地鐵樁基托換類似工程經(jīng)驗，考慮安全、造價及工期等因素，經(jīng)綜合比選，采用樁梁托換方案，其布置如圖2所示。B106(廣東省航運(yùn)局宿舍樓)的樁基托換采用樁梁式托換，通過主次梁形式將原樁荷載傳遞至區(qū)間隧道兩側(cè)的托換樁上;共設(shè)置主梁7根，次梁1根，托換樁13根;樁基托換在約3.8 m深的基槽內(nèi)施工，基槽采用土釘支護(hù)，施工基槽周邊通過兩排A600@400 mm攪拌樁止水，臨近泰康路的基槽邊采用單排A108@400 mm的鋼管來加強(qiáng)基坑支護(hù)。

表2 樁基托換方案比較

圖2 樁基托換平面布置(單位:mm)

3 樁基托換施工

根據(jù)樁基托換工程的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件和所托換建筑物樁基的特點(diǎn)，確定施工方法為:

①施工范圍的管道、設(shè)施拆遷，調(diào)查、記錄有關(guān)建筑物的現(xiàn)狀調(diào)查;②先施工基槽周圍的攪拌樁及超前微型鋼管樁，然后施作托換樁;③托換梁基礎(chǔ)土方開挖及土釘施工;④托換梁施工;⑤截樁施工;⑥基坑土方回填及道路修復(fù)。

4 施工監(jiān)測

4.1 基槽施工監(jiān)測

樁基托換施工基槽側(cè)壁等級為二級?；凼┕ひ原h(huán)境保護(hù)和動態(tài)設(shè)計與信息化施工為目的，開展相應(yīng)的支護(hù)監(jiān)測工作，監(jiān)測對象一般為從基坑邊緣向外2～4倍開挖深度范圍內(nèi)的建(構(gòu))筑物。根據(jù)本基槽支護(hù)及周圍環(huán)境的特點(diǎn)，施工監(jiān)測必測項目、測點(diǎn)布置見圖3。

監(jiān)測項目報警值:

1)圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁頂水平位移:報警值16 mm，最大位移控制值20 mm;

2)錨桿拉力:根據(jù)設(shè)計計算書確定，一般警戒值為80%的設(shè)計允許最大值;

圖3 基槽施工監(jiān)測點(diǎn)布置(單位:mm)

3)對于測斜光滑的變化曲線，若曲線上出現(xiàn)明顯的折點(diǎn)變化，也應(yīng)作出報警處理。

4.2 樁基托換施工監(jiān)測

樁基托換施工監(jiān)測針對建筑物及托換結(jié)構(gòu)進(jìn)行，主要監(jiān)測項目有建筑物沉降、傾斜和裂縫發(fā)展情況，以及托換梁撓度和樁豎向位移。對樓房分別在縱橫軸兩個方向上監(jiān)測傾斜度，托換梁撓度和樁豎向位移的測點(diǎn)布置在梁兩端及梁與樁交點(diǎn)處，監(jiān)測點(diǎn)布置見圖4。

從盾構(gòu)機(jī)到達(dá)建筑物下部開始，到盾構(gòu)機(jī)通過建筑物后兩個星期內(nèi)，需對地表沉降及建筑物傾斜、不均勻沉降、裂縫發(fā)展情況進(jìn)行監(jiān)測。盾構(gòu)通過時每天監(jiān)測2次，其他時間每2 d監(jiān)測1次，監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)及時反饋。地面下沉允許值為10 mm;房屋不均勻沉降允許值為0.002l(l為框架梁跨長)。托換完畢2個星期內(nèi)，仍要進(jìn)行監(jiān)測工作。此時僅監(jiān)測被托換樁的沉降，第一周，監(jiān)測頻率為1次/d，第二周為1次/(2 d)，監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)及時反饋。

圖4 托換施工監(jiān)測點(diǎn)布置

4.3 托換梁的差異沉降計算

根據(jù)廣東省標(biāo)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》，新加托換樁的沉降S可按下式估算

式中，S1為樁身的壓縮變形量;S2為樁底沉渣的沉降量;ˉσV為樁身平均壓應(yīng)力;l為樁長;Ec為樁身材料的彈性模量，取混凝土彈性模量的0.85倍。

選取TL4的一側(cè)新加托換樁TZ4來計算沉降，其上部壓力N=5 730 kN，則

鉆孔樁的孔底沉渣厚度按照規(guī)范應(yīng)不大于50 mm，本次計算每個新加托換樁的樁底壓縮沉降，取為最大沉渣厚度的20%，則S2=50×20%=10 mm。所以，其最大沉降S=6.2+10.0=16.2 mm。同理，計算出每個新加托換樁的沉降及沉降差，計算結(jié)果如表3。

表3 新加托換樁的沉降和沉降差

由表3可知，此框架結(jié)構(gòu)的新加托換梁本身的沉降差為0.6～11.0 mm，遠(yuǎn)小于其允許沉降差的最小值44.5 mm，故托換梁本身的差異沉降滿足規(guī)范要求。

計算托換樁上的樁與鄰近不托換樁上的樁的差異沉降，相鄰樁允許沉降差計算式為0.002 l，l為相鄰樁中心距。由計算結(jié)果可知，相鄰樁的差異沉降滿足規(guī)范要求。

5 施工應(yīng)急處理

1)當(dāng)基坑止水帷幕漏水、流土，坑內(nèi)降水及開挖使坑外地面或道路下沉?xí)r，應(yīng)立即停止坑內(nèi)降水和挖土，并立即用黏土、水泥漿液或其它化學(xué)漿液等補(bǔ)救止水帷幕的滲漏，必要時重新補(bǔ)做止水帷幕。

2)基坑開挖引起流砂、涌土或坑底隆起失穩(wěn)時，應(yīng)立即停止基坑內(nèi)降水或挖土，進(jìn)行堆料反壓。

3)當(dāng)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形超過允許值或有失穩(wěn)前兆時，應(yīng)按下列規(guī)定立即采取加固措施:①當(dāng)支護(hù)結(jié)構(gòu)變形過大，明顯傾斜時，可在坑底與坑壁之間加設(shè)斜撐。②當(dāng)坑邊土體嚴(yán)重變形，且變形還持續(xù)增加有滑動趨勢時，即視為基坑整體滑動失穩(wěn)前兆，應(yīng)立即采用砂包或其它材料回填，反壓坑腳，待基坑穩(wěn)定后再作妥善處理。

6 結(jié)語

隨著我國軌道交通建設(shè)的不斷發(fā)展，樁基托換技術(shù)的應(yīng)用將會越來越多。通過在廣州軌道交通六號線工程中的成功應(yīng)用，證明了該技術(shù)的可行性與合理性，值得進(jìn)行大力推廣，為今后此類型地鐵隧道的施工提供了參考。

[1]卜建清，孫寧，柯在田.樁基主動托換技術(shù)進(jìn)展[J].鐵道建筑，2009(4):73-77.

[2]呂建英.我國地鐵工程建筑物基礎(chǔ)托換技術(shù)綜述[J].施工技術(shù)，2010(9):8-12.

[3]王博，張保圓.地鐵施工中既有橋梁的樁基托換技術(shù)[J].鐵道建筑，2011(4):47-48.

[4]黃思勇，羅昊沖，熊剛.復(fù)雜主動托換結(jié)構(gòu)方案設(shè)計[J].鐵道建筑，2010(5):82-84.

[5]范雨.廣州市軌道交通六號線工程海珠廣場站—北京路站區(qū)間B106(廣東省航運(yùn)局宿舍樓)樁基托換設(shè)計說明書[R].廣州:廣東省重工建筑設(shè)計院，2010.

U443.16+3

A

1003-1995(2012)06-0106-04

2011-12-18;

2012-03-10

唐貴和(1980— )，男，湖南衡陽人，講師，碩士。

(責(zé)任審編 王天威)