深圳市牛咀大橋樁基托換設(shè)計

曾海勇

（深圳市市政設(shè)計研究院有限公司，廣東 深圳 518000）

1 工程概況

深圳地鐵6號線民樂停車場出入線總長約2.6公里，隧道穿越強(qiáng)、中、微風(fēng)化花崗巖，采用TBM+局部礦山及明挖法施工。其中明挖段長71m，隧道上方為南坪快速牛咀大橋，共7根橋墩侵入隧道洞身，為不中斷南坪快速交通，隧道穿越橋梁基礎(chǔ)采用樁基托換。

牛咀大橋為雙向八車道城市-A級公路橋梁，為簡支橋梁，跨度 25m，分左右兩幅，每幅橋梁寬度 16m，橋面到橋底最大高差24m，每跨橋梁采用兩根直徑1.8m墩柱式樁基礎(chǔ)。

根據(jù)牛咀大橋的結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)形式和現(xiàn)場施工作業(yè)空間，采用人工挖孔樁，門架式托換橋墩的托換形式。

圖1 樁基托換平面布置圖

2 地質(zhì)和水文概況

場地內(nèi)主要分布的地層包括：第四系全新統(tǒng)人工填堆填層、殘積層、下伏燕山期花崗巖及構(gòu)造巖。

地下水主要有兩種類型：一是填土層空隙潛水，另一類為基巖裂隙水，主要賦存于強(qiáng)、中等風(fēng)化帶及斷裂構(gòu)造裂隙中，具有承壓性。

3 樁基托換工程難點

①南坪快速為深圳市內(nèi)主要交通干道，交通繁忙，本托換期間不封路，是在動活載作用下進(jìn)行的。

②出入線明挖段為三線矩形斷面，結(jié)構(gòu)斷面寬度15～19m，托換梁需跨過明挖隧道，托換梁最大跨度達(dá)23.3m，工程施工難度大，實施風(fēng)險高。

③明挖段隧道為出地面結(jié)構(gòu)，場地所在橋下現(xiàn)狀地面為一南北走向斜坡，斜坡高差達(dá)20m，樁基托換在地面上實施，施工作業(yè)場地困難。

④確定托換荷載的制約因素多。樁基托換受力轉(zhuǎn)換體系復(fù)雜，需根據(jù)不同的階段、不同荷載的作用，分階段確定托換荷載。針對托換樁在托換施工、隧道施工期間的受力變形影響，分析橋梁可能的最大最小受力情況，以確定樁基托換各階段的控制荷載。

4 樁基托換工程方案及步驟

4.1 托換方案的確定

本工程托換樁軸力較大，橋梁變形要求高，若采用被動托換結(jié)構(gòu)將難以滿足剛度、承載力和變形要求。為更好的控制托換結(jié)構(gòu)和橋梁的變形，托換方案采用主動托換。

4.2 托換方案設(shè)計

本工程托換結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土托換承梁的受力體系。在托換梁兩側(cè)各布置直徑1.5m混凝土灌注樁，并對現(xiàn)有橋墩采用鑿毛、植筋形式與新增托換梁有效連接，新托換梁支承于兩側(cè)新建的樁基上，通過在樁帽上頂升千斤頂來控制既有老橋上部結(jié)構(gòu)的變形，利用千斤頂控制托換梁高程，穩(wěn)定后澆筑樁頂混凝土，完成老橋基礎(chǔ)托換。

因現(xiàn)場施工條件限制，托換新樁采用人工挖孔端承樁，樁端入微風(fēng)化不小于1m，且低于隧道底板不小于2m。南側(cè)地勢低，新樁出露地面近20m，為滿足樁抗震水平承載力要求，樁端入微風(fēng)化不小于3m。

托換梁采用鋼筋混凝土梁，根據(jù)托換梁布設(shè)位置空間及跨度，托換梁寬度采用3m、3.5m，托換梁高采用2.5m、3m。為避免托換梁和橋梁蓋梁間形成短柱，采用托換梁直接加固蓋梁方案，本方案傳力途徑直接，也有利于抗震。

圖2 樁基托換結(jié)構(gòu)橫斷面圖

4.3 托換梁抱樁處節(jié)點處理

托換梁抱樁處為新舊結(jié)構(gòu)連接點，是整個構(gòu)建受力的關(guān)鍵點，為保證節(jié)點牢固可靠，設(shè)計時采取以下加強(qiáng)措施：

①增加托換梁主筋分布排數(shù)，盡量多的主筋貫穿通過，老橋墩范圍內(nèi)的主筋通過植筋連接。

②抱樁處設(shè)置600寬環(huán)形混凝土梁，加強(qiáng)節(jié)點處的整體完整性。

5 樁基托換的主要步驟

第一，托換樁及樁帽施工。平整場地，施做人工挖孔樁護(hù)壁，由上至下分段開挖成孔，挖至終孔標(biāo)高下鋼筋籠，澆筑灌注樁混凝土，后續(xù)施工樁帽。

第二，托換梁和被托換結(jié)構(gòu)之間結(jié)合處理。為保證托換梁和被托換橋墩之間的牢固連接，采用植筋的形式進(jìn)行處理。首先對原墩界面處理，步驟如下：

①在原樁上進(jìn)行放樣劃線，定出界面處理位置；

②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25mm企口，形成齒槽；

③鑿槽后使用鋼絲刷清刷開鑿部位混凝土碎屑，用水清洗干凈，在新加結(jié)構(gòu)混凝土澆筑前四小時內(nèi)刷界面處理劑；界面處理完畢進(jìn)行植筋，植筋流程如下：植筋定位—鉆孔—清孔—注膠—植筋—養(yǎng)護(hù)-檢測。

第三，搭設(shè)支架、支模，澆筑托換梁。

第四，頂升。頂升的目的是消除托換新樁變形對托換體系的不利影響，防止托換新樁樁頂沉降帶動墩柱沉降，檢驗托換梁體系的承載能力。施工時在托換梁兩端樁帽處各放三臺千斤頂，實現(xiàn)樁、梁間的可控作用力。頂升分二次頂升：第一次頂升為預(yù)備頂升（也稱為超頂），主要檢測頂升整個系統(tǒng)的可靠性，二次頂升為階段性分級加載頂升，主要完成托換樁的沉降變形及托換梁的擾度變形，同時實時同步頂升至設(shè)計要求標(biāo)高以滿足隧道區(qū)間凈空要求。

第五，截樁。在完成預(yù)頂、全面觀測變形穩(wěn)定后，進(jìn)行鎖定，開始截斷被托換樁，斷柱采用人工截除，由外及內(nèi)層層剝離的施工方法。截柱前需對原樁沉降及新舊混凝土界面滑移做好觀察，在截柱過程中實行不間斷觀測，做到信息化施工。

第六，封樁。截樁完成后，在保持千斤頂荷載穩(wěn)定不變的情況下將樁、梁預(yù)留鋼筋采用鋼套筒接駁器進(jìn)行連接，澆筑微膨脹混凝土封樁。

6 施工監(jiān)測

本主動托換體系設(shè)計的特點是受力明確、承載力可靠、變形易于控制、能夠適應(yīng)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)布置和樁基布置條件、托換施工期間和托換完成以后的建筑物安全控制設(shè)計采取靜態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)、電子位移計、傾角儀、裂縫觀測儀對新托換梁的撓度、沉降、傾斜度、裂縫進(jìn)行高精度動態(tài)監(jiān)測，得出同步頂升時托換梁的即時變化結(jié)果，以便更準(zhǔn)確地指導(dǎo)托換梁頂升工作。

7 結(jié)語

牛咀大橋樁基托換工程已成功實施完成，本工程采用較少見的地面以上抱樁托換，托換跨度大，為今后類似的樁基托換工程積累了成功經(jīng)驗。