(湖南省沙坪建設(shè)有限公司, 湖南 長沙 410004)

高架橋與地鐵共建托換樁基施工技術(shù)

譚光耀

(湖南省沙坪建設(shè)有限公司, 湖南 長沙 410004)

長沙市萬家麗路快速化改造工程高架橋與地鐵站因位置原因需進行共建施工，共建的托換樁基既作為地鐵車站結(jié)構(gòu)中間柱，又作為高架橋的橋樁基，且高架橋先于地鐵站施工，此種情況在國內(nèi)極為罕見。為此主要對本次施工中運用的雙護筒成孔及“兩點定位改進”進行鋼管柱定位的方法進行介紹，供類似工程參考。

高架橋； 地鐵； 托換樁基; 雙鋼護筒; 兩點定位改進

1 工程概況

長沙市萬家麗路快速化改造工程高架橋在萬家麗廣場處與擬建的長沙市地鐵萬家麗廣場站交匯。萬家麗高架原設(shè)計圖紙中，共有5個橋墩侵入地鐵車站范圍內(nèi)，其中2個橋墩侵入車站公共區(qū)，3個侵入車站設(shè)備區(qū)。

根據(jù)高架橋及地鐵車站的施工工期安排，高架橋會先于地鐵站施工，故需要對侵入車站的5個橋墩與地鐵車站部分立柱同時共建施工。對于侵入車站設(shè)備區(qū)的橋墩設(shè)計，為減少設(shè)備區(qū)占用面積，在橋墩兩側(cè)對應(yīng)車站結(jié)構(gòu)柱軸線位置，采用6根直徑800 mm鋼管混凝土柱，鋼管壁厚20 mm，柱頂設(shè)獨立承臺，承臺尺寸為11 m(長)×8.5 m(寬)×2.5 m(高)。在鋼管柱與車站主縱梁相交處預(yù)埋其他鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，樁底采用直接2.2 m鉆孔樁基礎(chǔ)。對于侵入車站公共區(qū)的橋墩，為盡量減少橋墩對公共區(qū)功能的影響，在橋墩兩側(cè)對應(yīng)車站結(jié)構(gòu)柱軸線位置采用4根2.0 m×0.8 m方鋼管柱，方鋼管柱壁厚22 mm，垂直柱長邊方向在內(nèi)部設(shè)置22 mm鋼板將方鋼管柱分成2個等面積小柱，柱頂設(shè)獨立承臺，承臺尺寸為10.8 m(長)×9.3 m(寬)×3.0 m(高)，在鋼管柱與車站主縱梁相交處，預(yù)埋其他鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，方鋼管柱下采用直徑3m的鉆孔樁基礎(chǔ)。地鐵托換結(jié)構(gòu)橫斷面圖如圖1所示。

圖1 地鐵托換結(jié)構(gòu)橫斷面圖

1.1 地質(zhì)情況

根據(jù)此處地質(zhì)資料,地面以下0～2.3 m為雜填土，2.3～4.5 m為粉質(zhì)粘土，4.5～9.1 m為卵石層，9.1～9.4 m為粉質(zhì)粘土，9.4～11.2 m為強風化泥質(zhì)粉砂巖，11.2 m以下至孔底為中風化泥質(zhì)粉砂巖。見圖2。

圖2 地質(zhì)剖面圖(單位: m)

1.2 施工難點

1) 相對于一般樁基，此處托換樁基樁徑大(分為2.2 m和3 m兩種直徑)，同時因地質(zhì)條件原因即卵石層較厚(>4.5 m)，成孔過程中極易塌孔，此為托換樁基施工難點之一。

2) 托換施工分為樁基成孔、砼澆筑、鋼管柱制作及吊裝、鋼管柱定位、鋼管柱核心混凝土澆筑等多種環(huán)節(jié)，工序極為復(fù)雜。此為托換樁基施工難點之二。

3) 托換樁基中鋼管柱安裝精度是重點。根據(jù)設(shè)計要求本工程鋼管柱的平面位置、垂直度要求極高，此為托換樁基施工難點之三。

2 主要施工技術(shù)

2.1 樁基成孔方法

根據(jù)此處附近高架橋其他樁基(非托換樁基)施工情況,類似地質(zhì)情況條件下，采用常規(guī)的泥漿護壁方法進行成孔，仍存在塌孔情況。綜合考慮采用加長鋼護筒進行護壁，同時因后續(xù)的鋼管柱定位需要人工進入孔中操作，為工人安全考慮，孔內(nèi)全部采用鋼護筒護壁。即成孔采用雙護筒。見圖3。

第1層護筒(孔上部)的作用為防止成孔時塌孔，第2層護筒(孔下部)的作用為確保操作人員安全。2層護筒中搭接長度為1 m。搭接處空隙用水泥砂漿填實。

以設(shè)備區(qū)直徑2.2 m鉆孔樁為例，首先利用震動錘將直徑2.5 m鋼護筒(鋼護筒采用Q235型、壁厚12 mm)，插打至地面以下12 m深度；再利用直徑2.35 m鉆頭進行鉆孔，鉆孔至地鐵基坑底部下1 m左右，下放直徑2.35 m鋼護筒至基坑底部以下1 m。

圖3 雙層護筒示意圖(單位： mm)

公共區(qū)直徑3.0 m鉆孔樁采用的鋼護筒直徑分別為3.4、3.2 m兩種。

2.2 鋼管柱精確定位

2.2.1 方案選擇

根據(jù)設(shè)計要求，鋼管柱精度要求極高，鋼管柱的定位是否精準決定著此項工程的成敗。

此處暗挖逆作法地鐵車站鋼管柱定位安裝，常規(guī)的做法是：在成孔完成后，由人工下至孔底安裝定位器，通過定位器實現(xiàn)對鋼管柱的精確定位。

第2種方法為參照國內(nèi)少數(shù)工程如天津市文化中心站的管柱安裝的方法。即采用兩點定位法，一點設(shè)在地表，一點設(shè)在孔內(nèi)。地表利用定位平臺對鋼管柱頂端進行高程和平面控制，孔內(nèi)利用鋼管柱內(nèi)定位螺旋千斤頂對鋼管柱下端一定位置進行定位，通過兩點確定一條直線的方法對鋼管柱進行準確定位。

2種方法對比見表1。

長沙市萬家麗路快速化改造工程高架橋工期極其緊張(要求在2015年10月1日前通車)，此處托換樁基因也征拆問題在2015年5月份才開始施工?？紤]工程施工周期，為保證施工進度，同時兼顧質(zhì)量安全，此處托換樁基采用一種新的方法進行施工，即對兩點定位方法進行改進的全新施工方法：頂部采用定位平臺，鋼管柱下部采用可調(diào)托螺桿定位。

2.2.2 頂部平臺與可調(diào)托螺桿定位技術(shù)

1) 鋼筋砼平臺制作(見圖4)。

表1 2種方法對比方法名稱優(yōu)點缺點定位器定位工藝成熟，能滿足鋼管柱精確定位要求工序復(fù)雜，人工須下至孔底安全隱患相對較大，多次澆筑混凝土，工期較長頂部平臺+定位螺桿鋼管柱能精確定位，孔內(nèi)鉆孔樁混凝土一次澆筑，工期相對較短需提前在鋼管柱內(nèi)安裝4個螺旋千斤頂，人工要從鋼管柱內(nèi)進入調(diào)節(jié)千斤頂，操作難度大

圖4 鋼筋砼制作平臺(單位: mm)

① 鋼筋砼平臺采用C25砼，平整度高低控制2 mm以內(nèi)。平臺制作完成后，控制要放到平臺，平臺上要預(yù)設(shè)4塊預(yù)埋鋼板以控制鋼立柱安裝精度。

② 平面位置和水平高度調(diào)整完畢后，平臺上的工字鋼跟預(yù)埋鐵件焊接，增加定位的穩(wěn)定性。

③ 砼平臺制作質(zhì)量直接影響到鋼立柱的吊放質(zhì)量，安裝后的位置和水平高度需由專人進行驗收復(fù)核。

④ 定位平臺在開挖承臺時拆除。

2) 鉆孔灌注孔成孔。

灌注孔擬采用420型旋挖機干挖成孔，鋼護筒護壁。再由旋挖機取土成孔至設(shè)計深度。

3) 鋼筋籠安裝及聲測管的安裝(見圖5)。

鉆孔灌注樁成孔后，經(jīng)過各部門驗收合格后，立即安裝鋼筋籠。設(shè)計要求樁身質(zhì)量檢測采用4根聲測管進行，由于設(shè)計鋼筋籠較短，離地面還有約23.5 m，所以必須設(shè)置一個吊裝鋼筋籠并確保吊裝質(zhì)量及聲測管安裝的部件，采用8根Φ28 的吊筋做為吊放鋼筋籠及安裝聲測管部件，聲測管綁扎在吊筋上，吊筋四周綁扎為Φ10的螺旋箍筋，螺旋箍筋間距50 cm，以增加整體剛度。

圖5 鋼筋籠及聲測管安裝

4) 鋼管柱吊裝。

管柱吊裝采用2臺吊機吊裝，一臺70 t履帶吊，一臺150 t汽車吊，2臺吊機把鋼管柱吊起后，以防止鋼管柱底部戳地變形。操作時一臺吊車在鋼管柱上端兩點起吊鋼管柱，同時另一臺吊車起吊鋼管柱底部，使鋼管柱上端起吊過程中，其底部脫離地面。輔助吊車緩慢放繩，待鋼管柱完全垂直吊離地面，且相對穩(wěn)定后，將其與輔助吊車分離。對準樁位，下放鋼管柱，慢插入孔。

5) 鋼管柱定位安裝。

① 鋼管柱標高定位(見圖6)。

當水平定位平臺制作好后，測量定位平臺頂標高，根據(jù)測量結(jié)果在鋼管柱上焊接2個鋼板定卡，鋼管柱吊放入樁內(nèi)后，定位卡懸掛在45#工字鋼上，既保證鋼管柱高程定位準確，又保證鋼管柱處于垂直狀態(tài)。鋼立柱吊放應(yīng)慢吊、輕放、直放，從調(diào)節(jié)平臺下部的樁位限位孔中慢慢入孔。入孔時應(yīng)該特別注意盡量避免鋼立柱碰撞平臺。

圖6 鋼管柱標高定位

② 鋼管柱頂平面定位(見圖7)。

圖7 鋼管柱頂平面定位

平面定位根據(jù)測量鋼管柱中心十字線放出鋼管柱的邊線，利用鋼管柱邊線，用45#工字鋼控制，用2根工字鋼把鋼管柱夾牢，控制南北向鋼管柱的位置后，把45#工字鋼與砼控制平臺上的預(yù)埋鐵件焊牢，再用全站儀把東西向控制放在工字鋼上用2根18#角鐵焊在工字鋼上控制東西向鋼管柱邊線。

③ 鋼管柱垂直度定位(見圖8)。

圖8 鋼管柱垂直度定位

掛在定位平臺上，由于自重作用，鋼管柱將處于鉛錘狀態(tài)，利用垂準儀進行檢查，當出現(xiàn)偏移時，操作工人通過孔內(nèi)爬梯地面下16 m左右處，將可調(diào)托的固定端焊接在鋼護筒上，可調(diào)托的自由端調(diào)節(jié)頂動鋼管柱，來調(diào)節(jié)鋼管柱的垂直度。圓鋼管柱采用4根可調(diào)托定位螺桿，方鋼管柱采用6根可調(diào)托定位螺桿，均對稱分布。直至垂直度滿足要求。作業(yè)人員進入孔內(nèi)操作時需佩戴安全帶，上部應(yīng)向孔內(nèi)鼓入充足的空氣防止操作人員窒息。

3 結(jié)語

隨著國內(nèi)城市的高速發(fā)展，城市高架橋樁基與地鐵站位置出現(xiàn)沖突的情況愈來愈多，高架與地鐵站共建成為必然選擇。共建樁基施工相對于于常規(guī)樁基施工工序多而復(fù)雜、精度要求高，尤其其中鋼管柱的定位精度要求是重中之重。針對此種情況，需要施工單位有效地借鑒類似工程并結(jié)合自身實際情況，采用合適的施工方法。

[1] 鄭騏.蓋挖逆作法地鐵車站的中間樁施工技術(shù)[J].市政技術(shù),2009,27(5):498-500.

[2] 張海，陸宜川．蓋挖順作法一柱一樁高精度定位控制施工[J]．建筑施工，2011(3).

1008-844X(2017)03-0153-04

U 445.55+1

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2017-01-06

譚光耀(1980-)，男，高級工程師，主要從事路橋建設(shè)。