地铁施工中既有桥梁的桩基托换技术

王 博，张保圆

(1.宁夏建设职业技术学院，银川 750021;2.中铁十二局 第二工程公司，太原 030024)

1 工程概况

西安小寨好又多人行天桥位于长安中路—兴善寺街什字以南，天桥跨越长安中路，与地铁隧道走向大体正交于 YDK17+196.34处。天桥全长为49.1 m，桥面宽5.3 m，主桥上部结构为3跨(19.4+7.0+19.4)m连续钢箱梁，箱梁高0.7 m，悬臂长1.5 m。主桥下部结构采用钢管混凝土圆柱墩(中墩直径0.6 m、边墩直径0.8 m)、桩基础(中墩桩径0.8 m，边墩桩径1.0 m)，桩长30 m，桩底位于隧道结构底板下13.869 m。东侧中墩的2根桩基础伸入隧道结构。

场地位于黄土梁洼区，自上而下各地层主要工程性质如下:

1-1杂填土:主要由沥青路面、灰渣、石块、灰土、碎石垫层及砖瓦碎块组成，黏性土充填，成分杂乱，结构松散。

3-1-1层新黄土(湿陷性新黄土):黄褐、褐黄色，土质均匀，具虫孔及大孔隙，含少量蜗壳碎片，可塑状态，局部呈硬塑状态。

4-1-1层老黄土:黄褐、褐黄色，土质均匀，具少量孔隙，含少量蜗壳碎片及钙质结核，可塑状态，局部呈软塑状态。

4-2古土壤:棕红色，团粒结构，具针孔状孔隙，含钙质条纹及少量钙质结核，层底钙质结核含量较多，可塑状态。

4-4层粉质黏土:黄褐、灰黄色、灰褐色等，含氧化铁、铁锰质斑纹及零星钙质结核，局部钙质结核富集，夹有砂土薄层和透镜体，可塑状态。

本段地下水埋深约7.60 m，地下水高程位于404.11 m左右，水化学类型属(Na+K)·Mg型，pH值为7.21～7.91。地下水主要赋存于3-1-1新黄土、4-1-1老黄土和4-2古土壤中。地下水位年变化幅度为1.50～2.00 m左右。

人行天桥与区间隧道结构的位置关系如图1。

图1 好又多人行天桥与区间隧道结构位置关系

2 天桥桩基托换施工方案

目前在桩基托换施工中主要采用主动托换技术。所谓主动托换技术是指原桩在卸载以前，对新桩和托换体系施加荷载，从而部分消除被托换体系长期变形的时空效应，将上部的荷载和变形运用顶升装置加以动态的控制。

采用钻孔灌注桩+钢筋混凝土托换梁进行主动托换。托换桩设在隧道两侧距隧道开挖线1 m以外，采用与原桩等直径的钻孔灌注桩，桩端与原桩平齐，并满足设计承载力及桩顶变形要求。为保证托换梁与既有桩有良好的传力途径，避免破坏承台，托换梁置于既有承台以下。同时在既有桩基与托换梁节点进行植筋，浇注形成整体。施工工序为:施工准备→三通一平→施作钻孔灌注桩→开挖工作坑→施作牛腿及托换梁→安装牛腿上千斤顶，施加预应力→浇筑剩余灌注桩→折除千斤顶→回填工作坑→进入隧道施工。

钻孔桩数量为3根，钻孔桩深度为30 m，钻孔桩直径为800 mm。并根据工程地质、水文地质条件，采用锅锥钻成孔、25 t汽车吊吊装钢筋笼及导管、φ300 mm导管进行水下混凝土灌注。

托换梁及桩顶牛腿采用钢筋混凝土结构，牛腿及托换梁结构见图2。

图2 牛腿及托换梁结构(单位:mm)

1)锚筋施工。对于托换梁与原桥桩相交部位采用锚筋连接，桩上设锚筋五层，每个断面锚六根 φ22钢筋，梅花形布置。采用风钻在桩上钻 φ25的孔，钻孔采用跳钻的方式，孔深30 cm。钻孔清孔后插入锚筋，插入深度不小于25 cm。注入树脂化学胶，待达到强度后再进行下一钻孔作业。

2)模板施工。旧桩凿毛10～20 mm，并清理干净，涂YJ-302界面剂。结构模板采用组合钢模板，支架采用扣件式脚手架。

3)混凝土施工。混凝土浇筑采用泵送混凝土，牛腿及托换梁一次浇筑完成。混凝土浇筑前，预埋浇筑剩余桩头及混凝土振捣的管道，管道采用φ150钢管制成，每个桩顶部位预埋3个孔。

4)预应力施加。桩顶牛腿及托换梁混凝土达到设计强度后，在牛腿上安装千斤顶，每个牛腿安装一个，然后通过千斤顶对托换梁施加预应力。预应力大小为400 kN，施加预应力过程中对桥墩及桥梁进行监测及观察，保证不能出现任何影响桥梁安全的变化。

5)土方回填。剩余桩头达到设计强度后即拆除千斤顶，然后分层回填工作坑，分层压实土方，然后按照原样恢复路面设施。

3 施工监测

隧道施工时，主要对隧道、天桥、管线进行监测。

1)对暗挖隧道的监测有:洞内观察、拱顶下沉、洞内收敛、地表沉降、隧底隆起，根据实际情况选测地层应力，格栅主筋应力，围岩压力等监测项目。

2)对人行天桥的监测有:构筑物沉降，结构裂缝。

3)对管线的变形监测。

在施工期间，每天观测1～2次;半个月后到一个月内，每2天观测一次;一到三个月每周测读1～2次;三个月后，每月测读1～3次。根据相关单位修建城市地铁时施工监测的成功经验，采用《铁路隧道喷锚构筑法技术规则》(TBJ108-92)的Ⅲ级监测管理并配合位移速率作为监测管理基准。将允许值的三分之二作为警告值，允许值的三分之一作为基准值。将警告值和允许值之间称为警告范围，实测值落在此范围，应提出警告，说明需商讨和采取施工对策，预防最终位移值超限。警告值和基准值之间称为注意范围，实测值落在基准值以下，说明隧道和围岩是稳定的。

预警值F=实测值/允许值，当 F＜0.8时，安全。当1＞F＞0.8时，预警，及时分析原因，采取有效措施控制指标发展，准备补救措施。当F＞1时，警戒，停止施工，封闭掌子面，采取临时支持等有效的处理措施在洞内进行支护，对建筑物或构筑物进行补强处理，确认安全后，方可继续施工。由于预测沉降量远大于允许值，提前对长安立交和暗涵进行积极有效的加固处理，使施工能顺利进行。

4 施工应急处理措施

当地表和梁体下沉接近允许值时，应采取如下技术措施:

1)隧道内停止施工，及时喷混凝土封闭掌子面，喷混凝土时加置φ6@100×100钢筋网片。同时对隧道顶部及侧墙采用WSS双重管注浆进行加固。

2)路面沉降段左右各3 m范围内、桥梁基础2 m范围内进行WSS双重管注浆加固。

5 结语

随着我国地铁工程建设的不断发展，桩基托换技术的应用将会越来越多。通过西安地铁二号线的成功应用，证明了该技术的可行性与合理性，值得进行大力推广，为今后此类型地铁隧道的施工提供了参考。

［1］王世君.桩基托换技术在广州地铁三号线中的应用［J］.施工技术，2006(6):49-52.

［2］胡所亭.谢叠大桥9号墩桩基托换和顶升施工控制技术［J］.铁道建筑，2008(8):39-42.