浅埋隧道下穿城市公路匝道桥截桩托换施工技术

宋子文

（济南城建集团有限公司，山东 济南 250000）

1 桩基被、主动托换概念及原理

所谓桩基托换技术，是指通过托换结构改变既有结构荷载传递路线的技术。根据其发展路径和受力特点，可分为被动托换和主动托换两类。被动托换的基本思想是：托换结构施工完成后，直接将原桩切断，原桩的荷载通过托换结构传递给新桩。主要缺陷在于新桩承受荷载后必然会产生一些新的变形，在结构中产生较大的次生应力，对原结构产生较大的影响。主动托换的基本思路是：在原桩基被切断之前，用千斤顶对新桩进行预压，或者对新桩和托换结构施加预压荷载，以消除新桩（托换桩）和托换结构的局部变形。在原桩基切割过程中，对新桩和上部结构进行实时监测，并将测试得到的变形反馈给千斤顶控制系统，及时消除或减小变形。

2 地铁盾构隧道施工中的桩基础托换技术类型

1）主动托换技术，在主动托换技术的作用下，整个工程结构的变形控制会变得更加主动。此外，在混凝土地铁盾构隧道施工主动托换技术实施之前，相关人员可以利用顶升装置调整上部荷载和变形，并借助新桩和托换系统，保证荷载的整体控制。此外，有些建筑可以消除结构的长期变形效应。由于托换建筑托换荷载过高，对变形控制要求非常严格，整个托换桩会随着托换梁一起上升，从而将整个建筑荷载传递到托换梁上，最终将新桩和托换结构完全消除，将变形结构控制在最小范围内。2）被动托换技术，从被动托换技术来看，主要托换对象是荷载较小的建筑物，在地铁盾构隧道施工中安全性较低。此外，被动托换技术可以在原有桩基上部结构的荷载施工过程中随着托换建筑物的变形转移到新的桩基上，但不能调节建筑结构上部的变形。当整个托换建筑的荷载减小时，上部荷载可以直接托换到新桩上，这样整个托换结构所承受的作用力可以充分控制整个建筑上部的沉降，保证建筑结构保持较高的稳定状态。

3 检测和监测

施工前委托第三方具有检测资质单位对匝道现状进行调查、取证，形成施工前匝道状况评估报告和检测报告。施工期间对匝道实施监测。隧道二次衬砌施作完成后，委托第三方检测单位协同地方相关主管部门再对A，B匝道进行检测，以明确隧道施工的影响，并形成施工造成影响程度的评估报告。隧道下穿匝道施工期间，加强隧道洞内及匝道桥监测。截桩前，在匝道桩位底板及护拱上布设沉降监测点，截桩过程中监测匝道底部和隧道拱顶沉降数据。同时，在匝道内部布设下沉及收敛量测点，监测匝道下沉及净空收敛数据。截桩过程及第1层护拱喷混凝土作业完成前每隔1h监测1次沉降数据，开始施作第2层护拱至桩位仰拱填充混凝土终凝前每隔2h监测1次沉降数据，在原桩基与匝道底部交接处存在应力集中现象，应力值较大，第1步截断桩基顶部时，静置监测切割缝1h。若切割缝尺寸无明显变化，继续实施第2步截桩，若切割缝明显变小，在切割缝处嵌入钢板，抑制上部结构沉降，同时中断匝道内交通。

4 施工分析

1）参数设计。托换衬砌厚800mm，骨架选择双层钢筋网，环向、纵向钢筋直径均为22mm，环向距离100mm，纵向距离150mm。由于隧道开挖断面增加，因此，托换施工选择CRD技术，最先选择300mm混凝土喷射施工，格栅主筋设计为25mm，间距为500mm，临时支撑20号钢筋，为了保证托换施工安全，在其开挖面外部2m范围提前注浆加固。2）施工流程。第一，提前注浆加固；第二，左侧上方断面开挖支护；第三，左侧下方断面开挖支护；第四，右侧上方断面开挖支护；第五，右侧断面下方开挖支护；第六，植筋施工，托换衬砌；第七，托换后满足设计强度要求后，凿除侵入桩基，拆除临时支撑钢筋，外部包裹防水层，进行下一轮施工。3）过渡段施工。过渡段施工是指标准断面与托换断面的过渡施工，开挖时其外部需要扩大800mm，其关键是上挑施工，本工程设计上挑段为2m，过渡段格栅总共有4榀，上挑高度为200mm/榀，逐榀施工，开挖时需要控制角度，避免角度过小影响后续施工，安置格栅时注意纵向紧固钢筋，保证格栅衔接稳固。实施CRD技术时，逐一架设左侧格栅，由左至右的方式直至施工结束。

5 安全控制要点

1）由于桩基底与隧道仰拱开挖面基本平齐，在桩位仰拱开挖完成后及时采用混凝土封闭桩基底周边，避免桩基底长时间被水浸泡。截桩前采用砂袋填满预留桩位仰拱，以防止桩基截断时下部桩基失稳。2）绳锯切割过程中安排专人旁站，设置安全防护及警戒线划定施工作业区域，绳锯正前方不允许站人。3）施工期间，上部交通不中断，对交通实施24h管制，小龙坎环道A，B匝道禁止3轴（含）以上大货车通行，同时布设值勤人员和设置二级施工警示、限高架等交通标志，保障施工期间交通安全。4）建立洞内外联动机制，一旦发现监测数据异常，互通信息，中断匝道内行车。

6 结语

在实际施工过程中，地铁隧道与铁路和水工隧道工程有很大不同。在地铁隧道施工过程中，不可避免地会接触到建筑物。如何处理好既有建筑与地铁隧道的关系，是整个安全施工的难点和重点。特别是在隧道设计穿越既有建筑物下部桩基的过程中，托换加固措施的实施尤为重要，以确保建筑物和地铁隧道施工不会受到任何影响。