葉珠東　陳崗

摘要：隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施的持續(xù)建設(shè)，城市軌道交通建設(shè)得到快速發(fā)展。但受舊有城市規(guī)劃的制約，新的地鐵在施工中將不可避免地會部分穿越既有建（構(gòu)）筑物的基礎(chǔ)。如何進行既有建筑物樁基的托換施工及風險控制成為地鐵施工中不可避免的技術(shù)、管理問題。本文以某城市地鐵車站高架橋墩樁基托換為例，對樁基托換方案設(shè)計、施工工藝及安全監(jiān)測工作等做了詳細論述，為在復雜施工環(huán)境和地質(zhì)條件下進行既有橋梁樁基托換的施工技術(shù)及安全風險管理工作積累了寶貴的經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：樁基托換；鐵路橋梁；施工技術(shù)

引言

樁基托換技術(shù)是進行地基處理和加固的一種方式，主要解決既有建筑物的地基加固問題、既有建筑物基礎(chǔ)下需要修建地下工程以及新建建筑工程影響到既有建筑物安全時需要處理等問題。近年來隨著城市地下工程的大量建設(shè)，應(yīng)用托換技術(shù)的工程數(shù)量日益增多。然而樁基托換技術(shù)難度大、費用較高、工期較長，是一種風險『生較強的特殊施工方法。

1樁基托換施工步驟

1.1臨時支墩頂升與橋梁扣軌

為了保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全，在托換基坑開挖前，在被托換的橋墩兩側(cè)搭設(shè)臨時鋼支架，鋼支架的基礎(chǔ)采用φ300mm、長18m的樹根樁，達到設(shè)計強度后在鋼支架上利用千斤項將20%的梁部恒載轉(zhuǎn)換到臨時鋼支架上，以減少基坑開挖對橋梁基礎(chǔ)造成的影響。同時對托換處的橋梁股道進行抬梁扣軌，并對列車限速。通過動載、靜載的分離，來減輕列車動載對連續(xù)梁以及托換大梁的沖擊。

1.2托換新樁施工與托換基坑開挖

托換基坑坑壁采用3排密布的高壓旋噴樁進行支護，托換新樁采用φ2.0m、長30m的人工挖孔樁，托換新樁與既有管樁的距離不大于1.5m。由于這里的地質(zhì)情況較為復雜，在挖孔樁施工過程中，在樁身上部采用抽閥管進行分層、分段雙液注漿，在樁身下部采用微量微差控制爆破。由于基坑開挖和托換新樁施工對周圍土層造成擾動，引起土層應(yīng)力釋放，既有管樁摩阻力損失，將會引起鐵路橋墩的沉降，施工期間，需根據(jù)監(jiān)測情況，及時調(diào)整臨時支墩上千斤頂?shù)捻斄?，以保證橋梁梁體沉降不大于2mm。

1.3托換大梁施工托換

預應(yīng)力混凝土大梁混凝上標號為C50，在托換基坑內(nèi)采取現(xiàn)澆后張法施工。托換大梁外形尺寸（長×寬×高）22.7m×4.0m×2.4m，屬大體積混凝土結(jié)構(gòu)?；炷翝仓?，需進行多次配比試驗，并在混凝土澆筑過程中嚴格控制水泥的水化熱和內(nèi)外溫差，混凝土澆筑結(jié)束后，及時采取保溫措施，加強對托換大梁的養(yǎng)護。托換梁在托換樁處預留灌漿孔和二次注漿孔，以便托換完成后梁與樁連接施工。在張拉預應(yīng)力鋼絞線過程中。托換梁將會產(chǎn)生上拱位移，為防止上拱對既有橋墩造成影響，需對被托換的橋墩頂部位移進行全過程監(jiān)測。

1.4主動托換頂升施工

整個托換體系結(jié)構(gòu)形式十分復雜，理論上也無法對托換過程中各部位的受力進行準確計算。在實際的托換頂升過程中，需進行雙控：按設(shè)計提供的頂升力進行頂升操作，嚴格控制頂升位移。因此在頂升過程中荷載分級要細，頂升過程要緩慢，并以監(jiān)測數(shù)據(jù)指導托換頂升。

2工程技術(shù)難點

2.1橋梁帶裂縫工作，被托換舊承臺成型質(zhì)量不佳

通過前期調(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。通過委托有資質(zhì)第三方檢測及評估機構(gòu)進行鑒定，托換區(qū)域橋梁裂縫多達1145條，許多裂縫已經(jīng)發(fā)展至鋼筋內(nèi)側(cè)，裂縫的產(chǎn)生已對橋梁承載和正常使用產(chǎn)生影響。

2.2場地地質(zhì)條件復雜，地下水豐富

通過地質(zhì)勘察及場地范圍的水文觀測，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>細砂層，砂層細顆粒的占比高達20%。場地內(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，無法實施機械成孔作業(yè)，經(jīng)研究擬采用人工挖孔成樁。遇上述地層時，人工挖孔樁實施期間極易發(fā)生塌孔、涌水涌砂現(xiàn)象，加之目前城市建設(shè)監(jiān)督管理單位對人工挖孔樁的管理控制非常嚴格，需要確保人工挖孔樁安全實施。

2.3托換樁基軸力大，托換節(jié)點處理復雜

通過初步測算，本次樁基托換工程中新建托換樁頂?shù)暮奢d單樁最大達到6650kN，為國內(nèi)樁基托換軸力較大的工程案例。如此大的軸力托換，對于頂升荷載、穩(wěn)壓荷載及截樁都是較大的考驗，若計算和實施過程中有偏差，極易對橋梁產(chǎn)生損傷或發(fā)生事故。

2.4地面旋噴樁施工的同時，進行支護樁的施工，支護樁可作為臨時支架的基礎(chǔ)，支護樁施工完畢后，進行樁頂聯(lián)梁及臨時支架的施工。臨時支架有兩個作用，一是承受部分恒載，并與原基礎(chǔ)共同受力，成為原基礎(chǔ)的輔助措施；二是如果原有基礎(chǔ)下沉，則可通過臨時支架的千斤頂進行調(diào)節(jié)標高，為了確保鐵路線的正常運營，除了對行車限速15km/h以外，還對托換梁所在的線路進行扣軌加固，使托換的橋墩與梁體分離，以防止在托換的過程中原基礎(chǔ)沉降引起連續(xù)梁開裂，被分離的橋跨線路的列車動荷載盡量不對被托換樁（包括承臺）產(chǎn)生影響，大部分荷載由扣軌橫梁承受，小部分荷載通過梁部傳遞到臨時頂升鋼支架與舊承臺和樁基礎(chǔ)上。

3橋墩樁基托換施工風險控制分析

3.1樁基托換總體方案

在基坑開挖的范圍內(nèi)，隨著土體的卸載橋樁側(cè)摩阻力損失，為了彌補21#橋樁樁基在基坑開挖過程中摩阻力及整體穩(wěn)定性損失，在基坑開挖前對21#橋樁進行樁基托換，即在車站基坑圍護結(jié)構(gòu)施工前，首先在被托換樁沿高架橋兩側(cè)各施做兩根鉆孔灌注樁作為托換樁，托換樁樁長53m，且樁底進入（20a-3）微風化泥巖層的距離不少于1m；然后放坡開挖至設(shè)計新增承臺底部標高，在基坑內(nèi)施工新增型鋼混凝土承臺包住既有承臺，新增承臺與既有承臺之間采用界面處理劑及植筋的方式進行連接；待新增承臺達到設(shè)計強度后，開挖橋面下主體基坑。

20#、22#橋樁樁基位于車站主體基坑兩側(cè)，為降低橋面下地連墻施工對20#、22#橋樁的影響，對橋面下車站主體圍護地連墻槽壁進行高壓旋噴加固。

（1）進行交通疏解，遷改管線，施工圍擋，破除路面；（2）施工四根托換樁，且托換樁對稱施工；（3）放坡開挖至托換基坑底標高，施工砼墊層，澆筑新建承臺；（4）待高樁承臺達到設(shè)計強度后，橋面下地連墻槽壁加固，施工車站主體圍護，開挖橋面下基坑。隨著豎向開挖至橫系梁底標高，依次施工墊層及橫系梁；（5）待橫系梁達到設(shè)計強度后，繼續(xù)開挖車站主體基坑至基坑底標高，施工車站砼墊層及保護層，施工車站底板及隔墻；（6）隨著施工車站主體結(jié)構(gòu)，依次向上回填隔墻內(nèi)填土至承臺底?；靥钴囌卷敯甯餐?，恢復管線，恢復交通。

3.2位移監(jiān)控

①被托換橋墩21號，22號及其相鄰橋墩豎向位移采用水準儀進行監(jiān)測。②項升千斤頂在頂升和卸載過程中的同步性差異以及托換大梁的撓度變形，均可能使托換橋墩產(chǎn)生傾斜，為此在被托換的橋墩頂安裝縱橫向傾角儀，對托換橋墩的縱橫向傾斜進行監(jiān)測。③在新樁樁頂與托換大梁之間安裝電子位移計測量具相對位移，結(jié)合橋墩的豎向位移值可以計算出新樁樁頂?shù)膶嶋H沉降值。④在托換大梁的截面處貼應(yīng)變片，對托換過程中的大梁內(nèi)力變化進行嚴密監(jiān)測，尤其是對張拉過程中的托換大梁頂面以及頂升過程中的托換大梁底面，要求在這兩個階段中不得產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力。⑤在托換新樁灌注之前，在樁身5m。10m。15m，20m處及樁底預埋鋼筋計，監(jiān)測在托換頂升過程中托換新樁的實際受力隋況，分析判斷托換新樁的沉降量。

結(jié)束語

樁基托換過程中涉及的工程處理措施面域較廣，針對不同的技術(shù)難題采取應(yīng)對措施合理，工程實施帶來了巨大的經(jīng)濟效益及社會效益。