朱永德

（重慶軌道交通（集團(tuán)）有限公司 重慶 401123）

探究城市軌道交通中的樁基托換施工技術(shù)

朱永德

（重慶軌道交通（集團(tuán)）有限公司 重慶 401123）

為了緩解日益擁堵的地面交通壓力，國內(nèi)許多城市加大了對軌道交通建設(shè)的投入。城市軌道交通一般是在地下進(jìn)行修建的，施工中避免不了要穿過地面建筑，樁基礎(chǔ)托換技術(shù)由此得到了十分廣泛的應(yīng)用。本文首先對樁基礎(chǔ)托換的基本內(nèi)涵進(jìn)行了分析，其后就工程案例展開了具體探討。

城市軌道；樁基托換；施工技術(shù)

引言

如今，國內(nèi)城市軌道交通運(yùn)營的線路越來越多，建設(shè)的規(guī)模以及施工的難度也越來越大，對于周邊的環(huán)境要求也更高。在新建線路或既有線路的改建過程中，很可能會遇到線路必須經(jīng)既有建筑物下方穿過的情況，為實現(xiàn)軌道交通各條線路的相互換乘且不對既有建筑物的安全造成造影響，必須采用新的和特殊的施工方法。

1 樁基托換技術(shù)概述

1.1 樁基托換的概述

樁基托換技術(shù)一般用于建筑物地下基礎(chǔ)改造，是進(jìn)行地基處理和加固的一種方式，將建筑物自身已有的主體與托換梁連接起來，將上部的荷載力全部轉(zhuǎn)移到托換梁上，而后經(jīng)過托換梁進(jìn)行傳遞，使荷載力轉(zhuǎn)移到托換樁上面。主要目的在于替代原有建筑物樁基所承受的上部荷載力。樁基托換技術(shù)涉及的專業(yè)較多、技術(shù)含量要求高、施工過程嚴(yán)謹(jǐn)、施工周期長、施工費(fèi)用高，其施工工藝如圖1所示。

圖1 托換技術(shù)施工工藝圖

1.2 樁基托換技術(shù)的類型

樁基托換施工的核心就是轉(zhuǎn)換老樁基和新樁基之間的荷載力，要求在具體進(jìn)行托換轉(zhuǎn)換時，將原先的樁基變形控制在允許的范圍內(nèi)。如今，在國內(nèi)常使用的樁基托換技術(shù)有兩類，分為主動和被動兩種托換技術(shù)。①主動托換技術(shù)，此技術(shù)一般是指在卸載原有的樁基前，通過千斤頂加載對新樁進(jìn)行預(yù)壓或度新樁和托換結(jié)構(gòu)施加荷載，消除新樁（托換樁）和托換結(jié)構(gòu)的部分變形，分級分步的實施荷載轉(zhuǎn)移，使得托換后樁和結(jié)構(gòu)的變形控制在較小的范圍內(nèi)。該技術(shù)適用于被托換建筑物的托換荷載力比較大且變形控制要求嚴(yán)格的情況。②被動托換技術(shù)。此技術(shù)是相對于主動托換技術(shù)而言，是指在卸載原有樁基時，將原有建筑物上部結(jié)構(gòu)的荷載力隨著托換結(jié)構(gòu)的變形被動的轉(zhuǎn)移到新托換的樁基上來，托換工作完成之后，上部荷載力對托換結(jié)構(gòu)所造成的變形問題無法進(jìn)行主動的調(diào)控。被動托換技術(shù)通常用于托換荷載力較小的托換工程。

2 工程實例

2.1 工程概況

某市地鐵4號線A站～B站區(qū)間線路在某路段處沿C橋西側(cè)引橋下穿過，C橋引橋0#橋臺、1-3#墩受其影響，左右兩幅橋在托換處為3跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。通過在樁承臺附近的鋼筋混凝土梁式轉(zhuǎn)換層和設(shè)置于盾構(gòu)外側(cè)的沖孔灌注樁組成的托換結(jié)構(gòu)體，用托換梁包裹承臺進(jìn)行托柱，待托換結(jié)構(gòu)混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，再在原承臺底斷開原樁，使上部建筑物荷載轉(zhuǎn)移到新永久性的托換結(jié)構(gòu)上的方式進(jìn)行樁基托換。

2.2 托換方案設(shè)計

在托換工程中，最為核心的一項技術(shù)就是進(jìn)行新舊結(jié)構(gòu)的荷載轉(zhuǎn)換，其要求進(jìn)行轉(zhuǎn)換時能夠?qū)⑿陆Y(jié)構(gòu)的變形限制在上部結(jié)構(gòu)允許的范圍之內(nèi)。所以，托換技術(shù)含量高、風(fēng)險大，它涉及土木工程技術(shù)的方方面面，綜合性較強(qiáng)，對專業(yè)的要求也較高。托換法主要有四種：①坑式靜壓樁托換法。該方法是指在已開挖的基礎(chǔ)下托換坑內(nèi)，利用建筑物上部結(jié)構(gòu)自重作為支承反力，用千斤頂將預(yù)制好的鋼管樁或混凝土樁分段接長后逐段壓入地基土中的頂升托換法。②灌注樁法進(jìn)行地基加固法。該方法主要是將各種有機(jī)或者是無機(jī)化學(xué)漿液注入土中，使周圍土體中通過滲透、充填以及壓密形成漿脈。這些柱狀漿體和壓實的地基土體之間形成復(fù)合地基，能夠控制建筑物沉降，提高建筑結(jié)構(gòu)的承載力。③應(yīng)用樹根樁（一種具體的施工技術(shù)）進(jìn)行基礎(chǔ)托換加固。此方法是在被托換的建筑物的墻體上，用鉆機(jī)鉆進(jìn)一定數(shù)量的豎孔或者斜孔，然后在孔內(nèi)放入鋼筋或者澆灌混凝土制成樁，再將樁連成樁墻，且將托換墻和樁體在受力方面聯(lián)結(jié)，必要時還需用錨桿進(jìn)行加固。④地下連續(xù)墻或鉆孔樁墻托換。應(yīng)用地下連續(xù)墻施工技術(shù)，既可以滿足既有建筑物向下延伸到一定的深度，還能對開挖的基坑起到支護(hù)的作用。

本工程比較適用采用主動托換體系，托換樁為沖孔灌注樁，托換樁帽、托換梁采用C50混凝土，托換梁與樁帽鏈接位置采用C50微膨脹混凝土，大體積鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。托換梁與原承臺連接面采用深20mm齒槽+植筋方式連接，頂升采用YZF500/100型千斤頂。YZF500/100型千斤頂技術(shù)參數(shù)見表1。

2.3 樁基托換施工技術(shù)

2.3.1 托換樁、托換樁帽

0#橋臺原設(shè)計為雙排12根φ1200mm樁基礎(chǔ)，其中中間4根樁基影響A～B區(qū)間隧道，1～3#橋墩原設(shè)計均為φ1200mm樁

基礎(chǔ)，各有4根樁基影響A～B區(qū)間隧道，共計16根樁基需進(jìn)行樁基托換。

表1 YZF500/100型千斤頂技術(shù)參數(shù)

托換樁均按嵌巖樁設(shè)計，施工時樁長受樁尖所在持力層和低于區(qū)間左線盾構(gòu)底板雙控，樁基嵌入微風(fēng)化巖層不小于1.5m，且樁底標(biāo)高應(yīng)低于區(qū)間左線盾構(gòu)底板不小于1.5m。托換樁均采用C35水下混凝土灌注。托換樁頂部設(shè)置2.5m×2.5m×1.5m鋼筋混凝土樁帽。

2.3.2 托換梁

0#橋臺采用加大原承臺截面法，橋墩樁基托換均采用井字型托換梁系，托換主梁截面2.5m×2.5m，按兩端簡支設(shè)計，托換次梁截面2.5m×2.0m，按兩端固結(jié)設(shè)計，由于墩柱底荷載大，托換梁跨度大，采用主動托換方式處理。

2.3.3 原橋墩、原承臺與托換梁連接

在托換梁的梁高承受范圍內(nèi)，對原有的樁表面進(jìn)行鑿毛，而對托換梁以及原橋墩、原先的承臺和托換梁之間進(jìn)行處理以及植筋連接時，則可以通過咬合、截面處理等方式，鑿毛時要先鑿出一個啟口，啟口的深度為25mm，寬為200mm，處理界面時則在界面的表面刷一些界面劑，植筋則順著被托換樁周圍進(jìn)行，并使用錨固膠對鋼筋和樁之間的縫隙進(jìn)行填充。

2.3.4 頂升施工

①托換大梁兩端、利用油路并聯(lián)，各油路安裝單向閥自鎖裝置，分別由1臺油泵，控制3～6臺自鎖千斤頂，由兩個小組進(jìn)行操作。其次，各個環(huán)節(jié)確定無誤后進(jìn)行每級加載頂升，各操作小組各就各位，由專人統(tǒng)一指揮，在統(tǒng)一規(guī)定的時間內(nèi)（每級加載持續(xù)10min）。②當(dāng)進(jìn)行頂升時，要對千斤頂?shù)捻斏σ约巴袚Q梁兩邊的位移進(jìn)行嚴(yán)格的控制，當(dāng)不同的千斤頂?shù)捻斏Ψ峡刂浦登彝袚Q梁兩端的位移都在位移的規(guī)定范圍內(nèi)，或者托換梁兩端的位移值已與控制值相等但卻沒有達(dá)到規(guī)定的控制值時，則要立刻展開設(shè)計工作，便于及時的調(diào)控施工的參數(shù)。

2.3.5 連接體施工

當(dāng)頂升施工完成后，要確保安全裝置以及鋼支撐的安全程度，才可以將千斤頂拆除，具體的可以采取以下幾個措施：①為了確保樁帽頂面和托換梁與混凝土連接的更為可靠，則需要對樁帽以及托換梁的底面進(jìn)行鑿毛處理，并及時的清洗。②做好鋼筋的除銹工作，并將鋼筋上的油漬以及雜物進(jìn)行清理。③施工時從內(nèi)到外進(jìn)行施工，連接體預(yù)埋鋼筋時則使用冷擠壓套筒連接法或綁條焊接法，并增設(shè)鋼筋網(wǎng)于主筋外部。④使用木質(zhì)定型弧形模板連接托換梁、新樁，并在外圍固定好一圈鋼箍，為了對混凝土進(jìn)行觀察以及振搗，則需要在模板上部預(yù)留約4個20cm且見方的孔洞，利用托換梁中預(yù)留的3根φ168mm鋼管孔道澆搗混凝土，直至澆滿并振搗密實。⑤當(dāng)連接體的混凝土經(jīng)過七天的養(yǎng)護(hù)后，可以在連接體上部周圍打V型槽埋注漿咀，注入改性環(huán)氧樹脂。

2.3.6 截樁

①做好預(yù)頂和全面的觀測變形后，待穩(wěn)定后進(jìn)行鎖定，將連接部位的混凝土封好，等到混凝土達(dá)到一定的強(qiáng)度后進(jìn)行被托換舊樁的切斷工作。切樁要以人工截除的方法進(jìn)行，從外向內(nèi)層逐層剝離。切樁開始前需要仔細(xì)觀察原樁沉降和新舊混凝土的界面，在切樁的過程中要不間斷的進(jìn)行觀測，實現(xiàn)信息化施工。②切樁的過程中要分批、跳開進(jìn)行施工，斷樁位置需保證在大于托換梁底50cm的位置，采用風(fēng)鎬在樁周圍鑿出寬20cm、深10cm的斷口，在這一過程中需保證舊樁的鋼筋不被切斷，此外，要及時觀察各觀測點(diǎn)的沉降變化。采用風(fēng)鎬將斷口繼續(xù)斷開，每次開斷口的深度在10cm之內(nèi)，因為需要一定的操作空間，可不斷的增高高度，但是最終切口的高度不可大于50cm，待將原樁混凝土全部鑿出后，繼而進(jìn)行樁身鋼筋的斷開。③在斷樁孔內(nèi)要準(zhǔn)備特定規(guī)格的鋼板和干硬性的砂漿、剛箍，一旦發(fā)生異常，立刻將鋼板塞至斷樁口內(nèi)，墊緊斷樁位置。

2.3.7 基坑回填

基坑施工在樁基托換工程中主要起到輔助的作用，只需要按照臨時結(jié)構(gòu)來設(shè)計施工，等到托換樁的施工結(jié)束后即可進(jìn)行回填，以消除工程隱患。需要注意的是，在填埋基坑前，需要清理基坑內(nèi)留存的積水與其他雜物，并夯實虛土，使其能夠符合回填要求，經(jīng)檢驗合格后才可投入使用?；靥钍┕ねǔ２捎玫牟牧鲜巧笆?，在實際使用前應(yīng)當(dāng)首先進(jìn)行取樣檢測，測定砂石的最大干容重與最佳含水量?；靥畹氖┕み^程中必須采取分段、分層的施工方式，保持一定的密實性，不能留有空隙，必要時可以進(jìn)行注漿填充，以防上面地層發(fā)生下沉變形。一般來說，要求壓實度達(dá)到90%以上，對于回填困難處，采用壓注微膨脹水泥漿液回填。

3 結(jié)語

總之，樁基托換施工技術(shù)作為一種新的施工方法，對于解決城市地鐵施工與建筑物拆遷的矛盾提供了一種全新的方式。隨著城市的不斷發(fā)展，城市地面交通日趨擁堵，地鐵工程作為緩解地面交通的壓力方式被越來越多的城市所運(yùn)用。但是在進(jìn)行地鐵施工的時候，難免會出現(xiàn)穿越既有建筑物的情況，這時就必須采用合適的樁基托換技術(shù)，即確保既有建筑物的穩(wěn)固，又實現(xiàn)地鐵工程的順利正常施工。

[1]鄭武奎.地鐵工程施工中的樁基托換技術(shù)應(yīng)用[J].城市建設(shè)旬刊，2010 （3）：191.

[2]丁賽華，葉建忠.基礎(chǔ)托換技術(shù)在地鐵建設(shè)中的應(yīng)用[J].城市軌道交通研究，2010（07）：69～72.

[3]王占兵.地鐵建設(shè)中樁基托換技術(shù)應(yīng)用研究[J].城市建設(shè)理論研究，2013（13）12.

U231.3

A

1673-0038（2015）46-0174-02

2015-11-3

朱永德（1983-），男，中級工程師，本科，主要從事建設(shè)質(zhì)量管理方面的工作。