地鐵施工中既有橋梁的樁基托換技術(shù)

王 博，張保圓

(1.寧夏建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，銀川 750021;2.中鐵十二局 第二工程公司，太原 030024)

1 工程概況

西安小寨好又多人行天橋位于長(zhǎng)安中路—興善寺街什字以南，天橋跨越長(zhǎng)安中路，與地鐵隧道走向大體正交于 YDK17+196.34處。天橋全長(zhǎng)為49.1 m，橋面寬5.3 m，主橋上部結(jié)構(gòu)為3跨(19.4+7.0+19.4)m連續(xù)鋼箱梁，箱梁高0.7 m，懸臂長(zhǎng)1.5 m。主橋下部結(jié)構(gòu)采用鋼管混凝土圓柱墩(中墩直徑0.6 m、邊墩直徑0.8 m)、樁基礎(chǔ)(中墩樁徑0.8 m，邊墩樁徑1.0 m)，樁長(zhǎng)30 m，樁底位于隧道結(jié)構(gòu)底板下13.869 m。東側(cè)中墩的2根樁基礎(chǔ)伸入隧道結(jié)構(gòu)。

場(chǎng)地位于黃土梁洼區(qū)，自上而下各地層主要工程性質(zhì)如下:

1-1雜填土:主要由瀝青路面、灰渣、石塊、灰土、碎石墊層及磚瓦碎塊組成，黏性土充填，成分雜亂，結(jié)構(gòu)松散。

3-1-1層新黃土(濕陷性新黃土):黃褐、褐黃色，土質(zhì)均勻，具蟲(chóng)孔及大孔隙，含少量蝸殼碎片，可塑狀態(tài)，局部呈硬塑狀態(tài)。

4-1-1層老黃土:黃褐、褐黃色，土質(zhì)均勻，具少量孔隙，含少量蝸殼碎片及鈣質(zhì)結(jié)核，可塑狀態(tài)，局部呈軟塑狀態(tài)。

4-2古土壤:棕紅色，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，具針孔狀孔隙，含鈣質(zhì)條紋及少量鈣質(zhì)結(jié)核，層底鈣質(zhì)結(jié)核含量較多，可塑狀態(tài)。

4-4層粉質(zhì)黏土:黃褐、灰黃色、灰褐色等，含氧化鐵、鐵錳質(zhì)斑紋及零星鈣質(zhì)結(jié)核，局部鈣質(zhì)結(jié)核富集，夾有砂土薄層和透鏡體，可塑狀態(tài)。

本段地下水埋深約7.60 m，地下水高程位于404.11 m左右，水化學(xué)類型屬(Na+K)·Mg型，pH值為7.21～7.91。地下水主要賦存于3-1-1新黃土、4-1-1老黃土和4-2古土壤中。地下水位年變化幅度為1.50～2.00 m左右。

人行天橋與區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系如圖1。

圖1 好又多人行天橋與區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)位置關(guān)系

2 天橋樁基托換施工方案

目前在樁基托換施工中主要采用主動(dòng)托換技術(shù)。所謂主動(dòng)托換技術(shù)是指原樁在卸載以前，對(duì)新樁和托換體系施加荷載，從而部分消除被托換體系長(zhǎng)期變形的時(shí)空效應(yīng)，將上部的荷載和變形運(yùn)用頂升裝置加以動(dòng)態(tài)的控制。

采用鉆孔灌注樁+鋼筋混凝土托換梁進(jìn)行主動(dòng)托換。托換樁設(shè)在隧道兩側(cè)距隧道開(kāi)挖線1 m以外，采用與原樁等直徑的鉆孔灌注樁，樁端與原樁平齊，并滿足設(shè)計(jì)承載力及樁頂變形要求。為保證托換梁與既有樁有良好的傳力途徑，避免破壞承臺(tái)，托換梁置于既有承臺(tái)以下。同時(shí)在既有樁基與托換梁節(jié)點(diǎn)進(jìn)行植筋，澆注形成整體。施工工序?yàn)?施工準(zhǔn)備→三通一平→施作鉆孔灌注樁→開(kāi)挖工作坑→施作牛腿及托換梁→安裝牛腿上千斤頂，施加預(yù)應(yīng)力→澆筑剩余灌注樁→折除千斤頂→回填工作坑→進(jìn)入隧道施工。

鉆孔樁數(shù)量為3根，鉆孔樁深度為30 m，鉆孔樁直徑為800 mm。并根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，采用鍋錐鉆成孔、25 t汽車吊吊裝鋼筋籠及導(dǎo)管、φ300 mm導(dǎo)管進(jìn)行水下混凝土灌注。

托換梁及樁頂牛腿采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，牛腿及托換梁結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 牛腿及托換梁結(jié)構(gòu)(單位:mm)

1)錨筋施工。對(duì)于托換梁與原橋樁相交部位采用錨筋連接，樁上設(shè)錨筋五層，每個(gè)斷面錨六根 φ22鋼筋，梅花形布置。采用風(fēng)鉆在樁上鉆 φ25的孔，鉆孔采用跳鉆的方式，孔深30 cm。鉆孔清孔后插入錨筋，插入深度不小于25 cm。注入樹(shù)脂化學(xué)膠，待達(dá)到強(qiáng)度后再進(jìn)行下一鉆孔作業(yè)。

2)模板施工。舊樁鑿毛10～20 mm，并清理干凈，涂YJ-302界面劑。結(jié)構(gòu)模板采用組合鋼模板，支架采用扣件式腳手架。

3)混凝土施工?；炷翝仓捎帽盟突炷?，牛腿及托換梁一次澆筑完成?；炷翝仓埃A(yù)埋澆筑剩余樁頭及混凝土振搗的管道，管道采用φ150鋼管制成，每個(gè)樁頂部位預(yù)埋3個(gè)孔。

4)預(yù)應(yīng)力施加。樁頂牛腿及托換梁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，在牛腿上安裝千斤頂，每個(gè)牛腿安裝一個(gè)，然后通過(guò)千斤頂對(duì)托換梁施加預(yù)應(yīng)力。預(yù)應(yīng)力大小為400 kN，施加預(yù)應(yīng)力過(guò)程中對(duì)橋墩及橋梁進(jìn)行監(jiān)測(cè)及觀察，保證不能出現(xiàn)任何影響橋梁安全的變化。

5)土方回填。剩余樁頭達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后即拆除千斤頂，然后分層回填工作坑，分層壓實(shí)土方，然后按照原樣恢復(fù)路面設(shè)施。

3 施工監(jiān)測(cè)

隧道施工時(shí)，主要對(duì)隧道、天橋、管線進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

1)對(duì)暗挖隧道的監(jiān)測(cè)有:洞內(nèi)觀察、拱頂下沉、洞內(nèi)收斂、地表沉降、隧底隆起，根據(jù)實(shí)際情況選測(cè)地層應(yīng)力，格柵主筋應(yīng)力，圍巖壓力等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。

2)對(duì)人行天橋的監(jiān)測(cè)有:構(gòu)筑物沉降，結(jié)構(gòu)裂縫。

3)對(duì)管線的變形監(jiān)測(cè)。

在施工期間，每天觀測(cè)1～2次;半個(gè)月后到一個(gè)月內(nèi)，每2天觀測(cè)一次;一到三個(gè)月每周測(cè)讀1～2次;三個(gè)月后，每月測(cè)讀1～3次。根據(jù)相關(guān)單位修建城市地鐵時(shí)施工監(jiān)測(cè)的成功經(jīng)驗(yàn)，采用《鐵路隧道噴錨構(gòu)筑法技術(shù)規(guī)則》(TBJ108-92)的Ⅲ級(jí)監(jiān)測(cè)管理并配合位移速率作為監(jiān)測(cè)管理基準(zhǔn)。將允許值的三分之二作為警告值，允許值的三分之一作為基準(zhǔn)值。將警告值和允許值之間稱為警告范圍，實(shí)測(cè)值落在此范圍，應(yīng)提出警告，說(shuō)明需商討和采取施工對(duì)策，預(yù)防最終位移值超限。警告值和基準(zhǔn)值之間稱為注意范圍，實(shí)測(cè)值落在基準(zhǔn)值以下，說(shuō)明隧道和圍巖是穩(wěn)定的。

預(yù)警值F=實(shí)測(cè)值/允許值，當(dāng) F＜0.8時(shí)，安全。當(dāng)1＞F＞0.8時(shí)，預(yù)警，及時(shí)分析原因，采取有效措施控制指標(biāo)發(fā)展，準(zhǔn)備補(bǔ)救措施。當(dāng)F＞1時(shí)，警戒，停止施工，封閉掌子面，采取臨時(shí)支持等有效的處理措施在洞內(nèi)進(jìn)行支護(hù)，對(duì)建筑物或構(gòu)筑物進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理，確認(rèn)安全后，方可繼續(xù)施工。由于預(yù)測(cè)沉降量遠(yuǎn)大于允許值，提前對(duì)長(zhǎng)安立交和暗涵進(jìn)行積極有效的加固處理，使施工能順利進(jìn)行。

4 施工應(yīng)急處理措施

當(dāng)?shù)乇砗土后w下沉接近允許值時(shí)，應(yīng)采取如下技術(shù)措施:

1)隧道內(nèi)停止施工，及時(shí)噴混凝土封閉掌子面，噴混凝土?xí)r加置φ6@100×100鋼筋網(wǎng)片。同時(shí)對(duì)隧道頂部及側(cè)墻采用WSS雙重管注漿進(jìn)行加固。

2)路面沉降段左右各3 m范圍內(nèi)、橋梁基礎(chǔ)2 m范圍內(nèi)進(jìn)行WSS雙重管注漿加固。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)地鐵工程建設(shè)的不斷發(fā)展，樁基托換技術(shù)的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越多。通過(guò)西安地鐵二號(hào)線的成功應(yīng)用，證明了該技術(shù)的可行性與合理性，值得進(jìn)行大力推廣，為今后此類型地鐵隧道的施工提供了參考。

［1］王世君.樁基托換技術(shù)在廣州地鐵三號(hào)線中的應(yīng)用［J］.施工技術(shù)，2006(6):49-52.

［2］胡所亭.謝疊大橋9號(hào)墩樁基托換和頂升施工控制技術(shù)［J］.鐵道建筑，2008(8):39-42.