劉航雨 陳壽根 王青波 丁華興

深圳市軌道交通八號線設計線路與已建的羅沙高架橋橋梁樁基發(fā)生沖突，經(jīng)多方研究討論，需要對其進行樁基托換。文章詳細地說明了該樁基托換的施工流程。為確保受力轉(zhuǎn)換過程中橋梁結(jié)構安全，在橋面及橋梁結(jié)構上布置沉降及應變監(jiān)測點。監(jiān)測結(jié)果表明，施工結(jié)束后，橋面及橋梁結(jié)構未出現(xiàn)任何裂縫，結(jié)構完好; 橋面最大沉降僅為1.11 mm。

橋梁樁基; 樁基托換; 施工流程; 監(jiān)控量測; 沉降變形

U443.16+3?? A

[定稿日期]2020-12-03

[作者簡介]劉航雨（1994～），男，在讀碩士，研究方向為隧道及地下工程。

城市中存在著高架橋，高層建筑等，其樁基礎往往會深入地下，對地鐵隧道的施工造成一定干擾[1-3]。然而地鐵工程在設計選線階段，為了保證線路順暢，不可避免地從一些既有建筑物基礎的下方穿過[4-5]。為了保證上部結(jié)構的穩(wěn)定性，又不耽誤地下工程的正常施工，往往會將上部結(jié)構荷載采用樁基托換的技術進行有效的轉(zhuǎn)移[6-7]。

樁基托換施工分為被動托換和主動托換兩種，被動托換適用于上部結(jié)構托換荷載較小，對變形要求不嚴格，主動托換適用于上部結(jié)構托換荷載較大，變形控制嚴格。在城市地鐵施工過程中，對托換精度和工作安全的要求都比較高，因此，通常采用主動托換施工工法[8-10]。

樁基主動托換采用預先對托換樁進行預壓的方法消除部分沉降，可人為控制托換時及托換后的變形，荷載分級轉(zhuǎn)移。PLC主動托換原理是先施工托換結(jié)構，在托換結(jié)構與原結(jié)構之間設置千斤頂加載，采用PLC同步頂升控制系統(tǒng)，使上部結(jié)構的荷載轉(zhuǎn)移到托換樁上，上部結(jié)構沉降變形可通過千斤頂頂升抵消，從而通過主動加載實現(xiàn)托換樁替代原樁受力，穩(wěn)定后，截除舊樁，進行地鐵隧道施工。

本文以深圳地鐵8號線梧沙區(qū)間羅沙高架橋樁基托換工程為例，對城市地鐵樁基主動托換施工進行簡要的分析和研究。

1 工程概況

深圳地鐵8號線梧沙區(qū)間線路在右線DK41+027～DK41+250段下穿羅沙高架橋左線，受其影響，羅沙高架橋Z11號、Z12號橋臺處需要進行樁基托換。由于被托換樁基上部墩荷載大，托換梁跨度大，設計采用主動托換方式處理。

既有羅沙高架橋為雙向四車道，上部結(jié)構為雙箱直腹板式現(xiàn)澆連續(xù)箱梁，梁高1.8 m，底板寬為8.75 m，橋面寬13.25 m，跨徑為33 m，三跨一聯(lián)。Z11墩為雙柱邊跨墩，直徑為1.8 m，Z12為單柱墩，直徑為2.2 m，Z11墩為1.2 m端承樁，Z12為1.5 m端承樁（圖1）。

2 樁基托換施工方案

2.1 施工思路

本工程樁基托換的形式為主動托換。托換鑿除的施工思路是在梧桐山南站—沙頭角站區(qū)間TBM區(qū)間影響范圍內(nèi)考慮原樁失效，設置托換梁及托換樁承受上部建筑荷載，以滿足TBM設備通過要求。樁基托換采用“800 mm/600 mm排樁支護+600 mm旋噴樁止水帷幕+內(nèi)支撐”圍護基坑開挖。新樁采用沖孔樁;舊樁人工鑿除侵入隧道部分樁基。樁基托換與既有橋梁關系如圖2所示。

2.2 樁基托換施工準備

2.2.1 托換樁和圍護樁施工

根據(jù)上部橋梁高度，選用沖擊鉆作為鉆孔施工設備，施工工序為制作PHP泥漿，沖擊鉆成孔、正循環(huán)清孔、鋼筋籠制作安裝、導管安裝、混凝土澆筑等。

2.2.2 基坑開挖

基于樁基托換施工要求，且便于后期的地基加固，在承臺周圍開挖深約7 m的臨時基坑。基坑開挖采用人工配合機械開挖，為保證既有橋梁存在安全，采用先施工托換樁后基坑開挖。同一般基坑開挖工程一樣，在進行基坑施工過程前，首先進行降水處理，當?shù)叵滤坏赜蚧拥酌? m之后，再分層、分臺階開挖。

2.3 托換施工工序

托換施工工藝流程如圖3所示。

2.3.1 橋梁檢測

在樁基托換施工前、托換施工完成后隧道施工前、隧道施工完成后，分三次對受樁基托換及隧道施工影響的橋梁標高、傾斜、裂縫及外觀情況進行檢測，三次檢測成果的對比分析，判斷樁基托換、地鐵隧道施工是否對橋梁結(jié)構造成損傷。

2.3.2 樁帽施工

預頂樁帽的作用是為了放置預頂用的千斤頂進行預頂作業(yè)的平臺，預頂樁帽通過托換樁內(nèi)預留的主筋連接形成整體。樁帽底部鋪設100 mm厚的C20素混凝土墊層。托換樁帽上方預埋20 mm厚的鋼板供預頂階段使用，樁帽與托換樁的連接通過樁頂插筋實現(xiàn)。

2.3.3 原橋墩連接部位施工

將原樁混凝土表面利用手持釘錘間隔將樁（柱）表面混凝土鑿入25 mm企口，將鋼筋植入，植筋間距為35 cm，按照梅花形交錯布置。施工現(xiàn)場如圖4所示。

2.3.4 托換梁施工

托換梁施工順序為：基坑開挖—清底—墊層施工—綁扎鋼筋、預埋混凝土冷卻管及鋼板—安裝兩側(cè)模板—注漿管安裝—澆筑混凝土、養(yǎng)護。施工時對梁端預頂部位嚴格控制預埋鋼板的位置。梁底縱向受拉鋼筋較多，要進行分層澆筑，確保混凝土振搗質(zhì)量。澆筑混凝土時，在托換梁底預留下料孔及對應樁預留鋼筋。托換梁施工重點在于原有承臺與托換梁之間連接，因此混凝土澆筑前，對原承臺底面進行鑿毛、清理后，再埋設注漿管?；炷翝仓瓿山K凝后，托換梁頂與原有承臺之間空隙，則以壓注高標號水泥漿填充。注漿管采用2 cm PVC管，注漿管平面布置見圖5。注漿壓力為1.5～2 MPa，持壓2 min。漿液為水泥漿，水灰比為0.5。對加載過程中產(chǎn)生的裂縫要進行嚴格控制，裂縫寬度大于0.15 mm時需立刻停止加載，并采取相應措施進行處理。預頂時，對于千斤頂以及托換梁的位置要進行嚴格控制，使得千斤頂在承受最大荷載的狀態(tài)下，梁端能夠保持在位移范圍以內(nèi)。PLC同步頂升液壓系統(tǒng)如圖5所示。

2.3.5 樁帽連接部位預制

樁帽混凝土達到設計強度后，在每一托換樁的樁帽上安裝6個安全自鎖裝置及6個鋼支撐，安全自鎖裝置與鋼支撐將永遠埋置托梁、樁帽間的鋼筋混凝土連接體內(nèi)。安全自鎖裝置及鋼支撐安裝布置如圖6所示。

2.3.6 頂升

托換梁和托換帽設置千斤頂（預承臺）荷載，使上部結(jié)構對鉆孔灌注樁進行荷載傳遞，并通過預預壓使最大位移樁抵消，通過鉆孔樁主動荷載代替樁應力。本次頂升采用PLC同步頂升設備進行頂升施工。頂升施工流程圖如圖7所示。

在托換梁強度達到設計要求后開始頂升。頂升荷載按10個等級，第1級為30 %，然后每級按照10 %的增加量遞加，到第9級時要加載到93 %，第10級才能加載到100 %。每級的加載時間需要保持在10 min。頂升采用位移和頂升力雙控原則，累計最大位移不得大于1 mm，頂升力不得大于最大支座反力。

2.3.7 截樁

截樁前需對原樁沉降及新舊混凝土界面滑移做好觀察，在截樁過程中實行不間斷觀測，做到信息化施工。如發(fā)現(xiàn)有下沉趨勢，停止截樁，應立即向上微調(diào)頂升力，使墩柱保持在原有位置，穩(wěn)定后，繼續(xù)截樁。如發(fā)現(xiàn)托換梁發(fā)生傾斜時，停止截樁，應立即向上微調(diào)傾斜方向樁帽上頂升力，使托換梁達到平衡狀態(tài)，穩(wěn)定后，繼續(xù)截樁。截樁時應分批跳開進行，斷樁位置在托換梁底約500 mm至1 000 mm處。

2.3.8 樁帽與托換梁連接體施工

樁帽與托換梁連接體施工流程見圖8。

在保證自鎖裝置及鋼支撐安全可靠后才能拆除千斤頂。并對樁帽頂面及托換梁底面實施鑿毛、清洗處理，鑿毛不平整度不小于10 mm，確保與連接體混凝土的可靠結(jié)合。

在連接體混凝土養(yǎng)護7 d后，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。

2.3.9 基坑回填、壓實

基坑作為樁基托換的輔助工程，只是按臨時結(jié)構進行設計施工的，托換樁施工完成后應予以回填。對基坑采用砂石回填，壓實度90 %以上。

3 樁基托換施工監(jiān)測

樁基托換需要進行監(jiān)測，施工監(jiān)測主要部位為托換樁、基坑開挖、托換梁、頂升、截樁等。地面、建（構）筑物沉降觀測點每隔10～15 m左右設一觀測點，必要時可沿房屋建筑物豎向增加傾斜量測點;羅沙高架橋既有承臺每個設一至兩個沉降觀測點，每個橋柱設一測斜觀測點，測點需布置到托換承臺外相鄰兩個承臺。

由于頂升施工是整個樁基托換工程的核心，同時也是重點所在，頂升施工中Z11號，Z12號橋墩上臺位移隨分級荷載變化如圖9所示。

由上圖所示，在頂升過程中Z11橋墩上臺最大位移為0.52 mm，Z12橋墩上臺最大位移為1.11 mm。

4 結(jié)論

本文針對深圳地鐵8號線TBM隧道穿越羅沙高架橋梁樁基群這一典型案例，得到以下結(jié)論：

（1）樁基托換的實質(zhì)是通過新建托換梁將既有樁基的上覆荷載傳遞到新建托換樁上來，從而在控制橋梁結(jié)構受力和變形的基礎上實現(xiàn)荷載轉(zhuǎn)移。其施工過程主要為：基坑開挖—托換梁施工—頂升—截樁—基坑回填、壓實。

（2）PLC主動頂升主動托換方式，對原橋樁基進行托換施工，橋面最大沉降位移為1.11 mm，橋梁結(jié)構的變形值在允許的范圍內(nèi)，說明本次樁基托換方案是合理的。

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