桩基托换对结构实测沉降的影响研究

张健 原方 李志谦 徐志军

摘 要：本文以郑州地铁5号线桩基托换工程为依托，根据监测数据，得到新旧结构最大位移点的位置，分析得出托换过程中结构的位移变化特点。本文的研究成果可为类似桩基托换工程提供参考。

关键词：桩基托换；沉降位移；监测数据

中图分类号：TU473.1+1 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）17-0124-02

Study on Effect of Pile Underpinning on Structural Settlement

ZHANG Jian YUAN Fang LI Zhiqian XU Zhijun

Abstract： Based on the pile foundation underpinning project of Zhengzhou Metro Line 5 and the monitoring data， this paper obtained the position of the maximum displacement point of the old and new structures. The characteristics of the displacement variations in the structure during the process of underpinning were analyzed. The research results of this paper could provide references for other similar pile foundation underpinning projects.

Keywords： pile foundation underpinning；settlement displacement；monitoring data

在规划地铁路线时，不可避免地要穿越既有地下结构，其中穿越既有桩是常见的形式之一。针对这种情况，工程中常用的处理方法即桩基托换[1]。

桩基托换的原理是在既有桩基下部浇筑新的桩基，既有桩截断后，上部荷载由新建桩基承担。桩基托换的方法主要有两种：对于荷载较小、变形要求较低的采用被动托换；对于荷载较大、变形要求较高的采用主动托换。两者的区别在于主动托换在既有桩截断前对既有结构上部承台施加顶升荷载。

邓涛利用FLAC3D模拟研究主动托换顶升的最佳荷载值[2]；熊小刚应用ANSYS模拟研究主动托换的沉降和顶升的位移控制值[3]。

本文以郑州市地铁5号线主动托换桩基工程為依托，根据监测数据，得到新旧结构最大位移点的位置，分析得出托换过程中结构的位移变化特点。

1 工程概况

本文研究的桩基托换工程中的既有结构为郑州市黄河路立交桥F匝道桩接盖梁式桥台，台高约5m，盖梁截面2.7m（宽）×3.0m（高），桩基直径Φ1.5m，桩长35m。托换结构采用托换桩-梁结构，托换梁采用钢筋混凝土结构，其尺寸为5.8m（宽）×3.0m（高）×18.4m（长），托换桩采用钻孔灌注桩，直径1.3m，桩长50m，共4根。桥台桩基托换立面布置图如图1所示。

2 监测过程与分析

2.1 工程施工进度统计

桥台桩基托换工程正常施工作业，桩基托换通道开挖完成。托换梁浇筑完成，现场压载和顶升均已完成。

2.2 监测工作

对桥台桩基托换工程周边8个箱梁竖向位移监测点、4个托换梁竖向位移监测点、2个桥台竖向位移监测点和2个挡墙竖向位移监测点进行监测。新旧结构和开挖隧道位置关系及现场沉降位移检测点布置见图2。

图中共有16个沉降监测点，其中JGC-2、JGC-8位于桥台两端中部，ZQC-9—ZQC-12位于托换梁四角，JGC-1、JGC-7位于挡墙结构上，其余测点均布置在立交桥的箱梁两侧，由此，整个结构的沉降均得到有效监测。

2.3 监测数据收集

提取顶升当天的现场监测数据，对比得出各结构沉降累计变化最大值，详细数值见表1。

从表1可知，挡墙竖向最大位移出现在JGC-7测点，累计变形最大值为竖直向下16.1mm，其数值超出了控制值，出现红色监测预警；桥台竖向最大位移出现在JGC-2测点，累计变形最大值为竖直向下1.7mm，未超过控制值；箱梁竖向最大位移出现在JGC-3测点，累计变形最大值为竖直向下2.4mm，未超过控制值。

从图3可知，16个沉降监测点中沉降量最大的为挡墙的两个测点；箱梁上的8个测点中，东北侧的一排测点测得的沉降量略大于西南侧的一排；托换梁上的4个测点中，ZQC-9、ZQC-10两侧点测得的沉降量略大于ZQC-11、ZQC-12，其中ZQC-11测点出现竖直向上的位移。

4 结论

①由于既有桥台的位置位于托换梁上中间偏西南方向一端，所以托换梁西南部分受到的荷载较多，其沉降略大于另一端；受顶升荷载的影响，桥台和箱梁也出现了沉降，东北测的沉降略大于西南测。新旧结构所有测点测得的沉降量均处于控制范围之内，测点周边环境及工程自身巡查无异常情况。

②桥台桩基托换工程挡墙竖向位移累计值已超控制范围并处于预警状态，建议加强关注工程现场施工情况和测点的保护。

参考文献：

[1]钱七虎.迎接我国城市地下空间开发高潮[J].岩土工程学报，1998（1）：112-113.

[3]邓涛，关振长，陈开良，等.桥梁桩基主动托换中顶升荷载的简化计算[J].岩土力学，2015（11）：3259-3267.

[3]熊小刚，江见鲸.桩基托换对上部结构影响的非线性有限元分析[J].特种结构，2003（1）：8-10.