張　增

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司, 四川成都 610031)

?

大型立交橋樁基托換工程技術(shù)難點(diǎn)處理簡(jiǎn)介

張?jiān)?/p>

(中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司, 四川成都 610031)

【摘要】隨著國(guó)內(nèi)地鐵工程建設(shè)的日益發(fā)展，新建地鐵工程從城市繁華區(qū)或主干道穿越，不可避免出現(xiàn)城市橋梁樁基侵入到擬建工程范圍內(nèi)，為減小對(duì)城市居民出行的影響，對(duì)橋梁進(jìn)行樁基托換是比較常見的方案。論文依托成都地鐵7號(hào)線區(qū)間隧道穿越青龍場(chǎng)立交橋，樁基托換過(guò)程遇到的諸多難題，提供了這些技術(shù)難題的解決方案，供今后類似工程借鑒。

【關(guān)鍵詞】立交橋;樁基托換;技術(shù)難點(diǎn);處理方案

1工程概況

1.1工程對(duì)象及環(huán)境

本文依托工程為成都地鐵7號(hào)線工程，其中八里小區(qū)站～東區(qū)醫(yī)院站區(qū)間穿越青龍場(chǎng)立交橋。該立交橋?yàn)榇笮突ネㄊ搅⒔粯?，地理上位于成都市北面，是成綿高速、川陜路及鐵路編組站的重要交通節(jié)點(diǎn)，是成都北門進(jìn)出的“咽喉”。該橋?yàn)槿缫宦?lián)、四跨一聯(lián)、五跨一聯(lián)鋼筋混凝土連續(xù)板梁，墩柱與橋梁連接方式均為活動(dòng)支座，全橋原樁基為直徑1.5m人工挖孔樁，樁最大長(zhǎng)約22.5m。

盾構(gòu)通過(guò)前需要對(duì)有沖突的樁基進(jìn)行托換，共需托換6個(gè)墩柱，新建14根樁。本次施工托換區(qū)域底層環(huán)島道路車流量及人流量非常大，靠近托換橋墩有一條興蜀軍專用鐵路，該鐵路負(fù)責(zé)軍備后勤保證運(yùn)輸，托換施工期間不能對(duì)其產(chǎn)生影響。托換區(qū)域周邊房屋為7層高的鹽業(yè)公司大樓，對(duì)于基礎(chǔ)沉降較為敏感。托換區(qū)域附近樁基密布，且多個(gè)橋墩為立交橋4層高跨墩，墩高達(dá)40m。

1.2場(chǎng)區(qū)地質(zhì)情況介紹

2工程技術(shù)難點(diǎn)

2.1橋梁帶裂縫工作，被托換舊承臺(tái)成型質(zhì)量不佳

通過(guò)前期調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前該橋梁橋面道路破碎，梁體下方出現(xiàn)大量的裂縫。加之橋梁為曲線連續(xù)梁橋，橋體承受不均勻沉降的能力差，故橋梁繼續(xù)承受基礎(chǔ)沉降或不均勻沉降能力非常有限。通過(guò)委托有資質(zhì)第三方檢測(cè)及評(píng)估機(jī)構(gòu)進(jìn)行鑒定，托換區(qū)域橋梁裂縫多達(dá)1 145條，許多裂縫已經(jīng)發(fā)展至鋼筋內(nèi)側(cè)，裂縫的產(chǎn)生已對(duì)橋梁承載和正常使用產(chǎn)生影響。本次托換完成后橋梁需要進(jìn)行加固維修及保養(yǎng)。通過(guò)托換施工前的現(xiàn)場(chǎng)基坑挖探，發(fā)現(xiàn)被托換橋梁的承臺(tái)成型效果不理想，多個(gè)承臺(tái)的外形不規(guī)則、側(cè)面不齊整、承臺(tái)混凝土質(zhì)量不佳，對(duì)于后續(xù)樁基托換造成較大的難度。

2.2場(chǎng)地地質(zhì)條件復(fù)雜，地下水豐富

通過(guò)地質(zhì)勘察及場(chǎng)地范圍的水文觀測(cè)，擬托換區(qū)域地表為較厚的填土及黏土層，在地面以下12～16m深度范圍分布著2～4m的<3-4-2>細(xì)砂層，砂層細(xì)顆粒的占比高達(dá)20%。場(chǎng)地內(nèi)地下水位于地下2m，含水量非常豐富。托換區(qū)域橋梁下方高度有限，加之新建托換樁距離舊樁很近，無(wú)法實(shí)施機(jī)械成孔作業(yè)，經(jīng)研究擬采用人工挖孔成樁。遇上述地層時(shí)，人工挖孔樁實(shí)施期間極易發(fā)生塌孔、涌水涌砂現(xiàn)象，加之目前城市建設(shè)監(jiān)督管理單位對(duì)人工挖孔樁的管理控制非常嚴(yán)格，需要確保人工挖孔樁安全實(shí)施。

2.3托換樁基軸力大，托換節(jié)點(diǎn)處理復(fù)雜

通過(guò)初步測(cè)算，本次樁基托換工程中新建托換樁頂?shù)暮奢d單樁最大達(dá)到6 650kN,為國(guó)內(nèi)樁基托換軸力較大的工程案例。如此大的軸力托換，對(duì)于頂升荷載、穩(wěn)壓荷載及截樁都是較大的考驗(yàn)，若計(jì)算和實(shí)施過(guò)程中有偏差，極易對(duì)橋梁產(chǎn)生損傷或發(fā)生事故。

本次托換對(duì)象中有一墩四樁、一墩兩樁以及一墩一樁的不同類型，因此托換的結(jié)構(gòu)方案也都不同，有“下托上”、“大包小”及“梁夾墩”的不同方案。涉及新舊結(jié)構(gòu)間的連接及界面處理方案也不相同，需要在設(shè)計(jì)方案時(shí)具有針對(duì)性，并考慮托換完成之后橋梁承路面承受車輛沖擊荷載，并保證剩余使用壽命內(nèi)安全、可靠。

3工程關(guān)鍵技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)已有不少地鐵工程中成功實(shí)施了樁基托換，對(duì)于本工程來(lái)說(shuō)可借鑒的經(jīng)驗(yàn)較多，通過(guò)對(duì)比類似工程并針對(duì)本工程的技術(shù)難點(diǎn)，本工程采取技術(shù)總結(jié)如下：

3.1地基預(yù)處理降水

為減輕人工挖孔樁實(shí)施過(guò)程中的涌水、涌砂的風(fēng)險(xiǎn)，工程實(shí)施前對(duì)新建挖孔樁孔位周邊一定范圍進(jìn)行注漿加固，注漿高度范圍從承臺(tái)底到新建樁底(遇巖層時(shí)止)。為有效降低人工挖孔樁施工及后期地鐵盾構(gòu)隧道凈距離穿越(盾構(gòu)隧道邊距離樁邊最小不足1m)對(duì)原有承載的樁基的擾動(dòng)和影響，對(duì)部分原樁周進(jìn)行注漿加固，加固范圍主要是人工挖孔樁實(shí)施及盾構(gòu)施工影響高度范圍，并盡可能結(jié)合地質(zhì)情況對(duì)原樁底及樁周承載能力差的地層進(jìn)行加固。在地基加固完成后，人工挖孔樁實(shí)施期間還輔以管井降水，減輕挖孔樁實(shí)施期間的風(fēng)險(xiǎn)。

通過(guò)研究場(chǎng)區(qū)內(nèi)的地質(zhì)情況，注漿加固采用壓密注漿的方式，注漿管采用φ48mm、t=3.0mm的袖閥管，漿液材料采用水泥漿，注漿孔平面間距1.2m，通過(guò)地層注漿試驗(yàn)，水灰比例在0.75∶1～0.9∶1范圍注漿效果較理想。部分段落因分布砂層厚度較大，地下水存在流動(dòng)現(xiàn)象，純水泥漿注漿效果不理想，容易竄漿、冒漿，后改為雙液漿注漿，并將注漿孔平面間距縮小至0.8m，采用間隔、密孔的方式注漿。

3.2用主動(dòng)托換方式最大程度減輕對(duì)既有橋梁的不利影響

為控制橋梁施工及使用階段的沉降，樁基托換采用主動(dòng)托換的方式，新建托換梁線主方向盡量與既有承臺(tái)同方向一致。主動(dòng)托換相比被動(dòng)托換，前期可通過(guò)頂升階段，一方面將新建樁基沉降提前消除，另一方面頂升過(guò)程中可隨時(shí)根據(jù)墩頂?shù)某两嫡{(diào)整頂升、穩(wěn)壓荷載，具有動(dòng)態(tài)性，對(duì)于橋梁保護(hù)非常有利。

為了更好發(fā)揮舊承載的分擔(dān)荷載能力，新建托換梁與舊承臺(tái)采用“下托上、大包小”的方式，即新建托換梁頂面位于舊承臺(tái)底面，新托換梁外圈包裹舊承臺(tái)。托換梁與舊承臺(tái)之間的豎向抗剪通過(guò)承臺(tái)高度方向混凝土自身抗剪滿足要求，水平方向的抗剪通過(guò)托換梁表面設(shè)置的凹、凸槽實(shí)現(xiàn)。托換梁與舊承臺(tái)之間的結(jié)合面需進(jìn)行界面處理，將舊承臺(tái)結(jié)合界面表面鑿毛、清洗后與托換梁整體澆筑。既有樁與托換梁間采用植筋及界面處理的方式進(jìn)行連接，保證連接后既有樁與托換梁共同工作。

3.3采用“預(yù)應(yīng)力+重型工字鋼+界面處理”綜合手段進(jìn)行節(jié)點(diǎn)處理

對(duì)于個(gè)別樁承擔(dān)軸力大，且為獨(dú)撴獨(dú)樁結(jié)構(gòu)，需要采用托換梁“夾樁”的方式。因橋梁上重載汽車通行量大，且速度較快，后期反復(fù)荷載作用下，舊樁(墩)容易與托換梁之間發(fā)生滑移或截面破壞。為解決該問(wèn)題，采用如下設(shè)計(jì)方案：

(1)在舊樁、舊墩表面刻槽、植筋并進(jìn)行截面處理。在墩及樁高度3m的范圍設(shè)置高15cm、深3cm的螺紋型齒槽，并梅花形植筋以傳遞豎向剪力，混凝土澆筑前做好完善的截面處理。

(2)采用后張法托換梁體內(nèi)施加預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力作用下使梁體在使用期間體內(nèi)始終有擠壓內(nèi)應(yīng)力存在，使得后期第一項(xiàng)的截面處理能夠按照設(shè)計(jì)意圖發(fā)揮作用，施加預(yù)應(yīng)力后可同時(shí)增加托換梁的承載能力。

(3)鑒于樁基直徑約1.5m，樁基的豎向鋼筋間距約135mm，樁基水平方向開孔對(duì)樁基承載能力有限，所以此設(shè)計(jì)采用鉆孔設(shè)備在樁上形成300mm×600mm的水平“糖葫蘆”形孔洞，孔內(nèi)插入重型型鋼，型鋼腹板及翼緣厚度都做加強(qiáng)，空洞內(nèi)后期灌注微膨脹混凝土，確保型鋼與樁共同受力，后期將型鋼澆筑在托換梁內(nèi)，重型型鋼承擔(dān)豎向荷載比例超過(guò)50%，形成一個(gè)有力的“扁擔(dān)”，從而與上述兩次措施一并形成節(jié)點(diǎn)傳力及防滑移綜合手段的處理方案。

4結(jié)束語(yǔ)

該橋梁樁基托換實(shí)施過(guò)程中，橋梁沉降可控，橋梁病害未繼續(xù)發(fā)展。托換工程一年前已順利結(jié)束，長(zhǎng)期的沉降及裂縫觀測(cè)表明橋梁基礎(chǔ)未發(fā)生沉降，梁體裂縫未繼續(xù)發(fā)展，橋上車輛通行正常。樁基托換過(guò)程中涉及的工程處理措施面域較廣，針對(duì)不同的技術(shù)難題采取應(yīng)對(duì)措施合理，工程實(shí)施帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。

[作者簡(jiǎn)介]張?jiān)?1984～)，男，碩士研究生，工程師，主要從事地鐵結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)。

【中圖分類號(hào)】U445.6

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B

[定稿日期]2016-03-25