對(duì)運(yùn)營(yíng)中軌道交通立柱加固保護(hù)的施工技術(shù)研究

沈 維[上海城投公路投資（集團(tuán)）有限公司，上海 200335]

1 工程概況

S 3 公路先期實(shí)施段新建工程地面道路于 2017 年 6 月28 日建成通車（包括地面道路交叉口范圍）。軌道交通 16號(hào)線運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè)部門反映：自通車一年半來，位于 S 3 公路與秀浦路交叉口東側(cè)的軌道軌頂產(chǎn)生了一定的沉降（對(duì)應(yīng)于軌道交通立柱編號(hào) LZ 90 處），累計(jì)沉降量約為 23 mm，與相鄰 2 根立柱沉降差異量為 19 mm。上下行立柱累計(jì)沉降曲線圖如圖 1 所示。

圖1 軌道交通 16 號(hào)線秀浦路立柱（編號(hào)LZ 90）差異曲線圖

經(jīng)各方討論，為有效減緩沉降速率，控制軌道交通立柱差異沉降，須對(duì)該承臺(tái)進(jìn)行加固保護(hù)，以防墩臺(tái)差異沉降繼續(xù)進(jìn)行。

2 軌道交通立柱加固技術(shù)

2.1 承臺(tái)加固方案

在軌道交通橋梁 LZ 90 承臺(tái)東、西兩側(cè)補(bǔ)充 6 根直徑為0.8 m 的鉆孔灌注樁，補(bǔ)樁與原有樁基中心距為 2.3 m，相鄰補(bǔ)樁之間中心距為 2.1 m，補(bǔ)充樁基樁長(zhǎng) 45.0 m。在原承臺(tái)四周增設(shè)補(bǔ)樁承臺(tái)，與原承臺(tái)連為整體，同時(shí)將承臺(tái)總高度加高至 2.5 m。

加固后承臺(tái)總尺寸 10.4 m×7.4 m×2.5 m(長(zhǎng)×寬×高），平面倒角尺寸為 2.3 m×0.8 m（長(zhǎng)×寬），補(bǔ)樁承臺(tái)與原承臺(tái)通過植筋連接。補(bǔ)樁承臺(tái)采用 C 35 低收縮混凝土，墊層采用 C 20 混凝土。

16 號(hào)線秀浦路墩臺(tái)加固承臺(tái)，為異型承臺(tái)。承臺(tái)外形為八邊形，長(zhǎng) 10.4 m，寬最大為 7.9 m，高度為 2.5 m，相比原承臺(tái)高度 1.8 m 增加了 0.7 m。

補(bǔ)樁承臺(tái)所用的 C 35 低收縮混凝土方量為 122.7 m3，墊層所用的 C 20 混凝土方量為 4.3 m3。

C 35 低收縮混凝土，要求 28 d 混凝土限制干縮率≤2×10-4，澆注前應(yīng)進(jìn)行混凝土配合比試驗(yàn)，確?；炷恋男阅軡M足要求。

承臺(tái)加固方案如圖 2 所示。

圖2 承臺(tái)加固平面示意圖

2.2 基坑圍護(hù)措施

承臺(tái)加寬施工開挖存在深基坑，承臺(tái)設(shè)計(jì)底標(biāo)高為 +0.2 m，坑底標(biāo)高為 +0.1 m，周邊地面標(biāo)高為 +5.88 m，基坑挖深 5.78 m，基坑長(zhǎng)約 12.5 m，寬約 13.8 m，基坑呈梯形，面積大致 160 m2?；诎踩煽?、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、方便施工的原則，本工程基坑圍護(hù)體系采用鉆孔灌注樁+鋼筋混凝土支撐，止水帷幕采用雙排高壓旋噴樁，灌注樁套打設(shè)置在旋噴樁中。

基坑圍護(hù)樁基采用Φ800 mm 鉆孔灌注樁，間距為1 000 mm，樁長(zhǎng)為 15 m，樁頂標(biāo)高為 5.88 m，樁底標(biāo)高為 ﹣9.12 m，共計(jì) 53 根，混凝土采用水下 C 30。

鉆孔灌注樁樁位偏差≤50 mm。樁身垂直度為 1/150，并確保不向坑內(nèi)偏差和傾斜。樁身混凝土的充盈系數(shù)宜為1.05～1.20，≤1.30。成孔采用優(yōu)質(zhì)泥漿，以防泥皮過厚。

鉆孔灌注樁采用隔樁施工，先期澆筑的樁與鄰樁成孔安全距離 ≥4 倍樁徑，并在灌注混凝土 36 h 后進(jìn)行鄰樁成孔施工。清孔分 2 次進(jìn)行：第 1 次清孔在成孔完成后進(jìn)行；第 2 次在鋼筋籠和導(dǎo)管安放完畢后進(jìn)行，確保樁底沉渣厚度≤100 mm。

施工期間進(jìn)行成孔質(zhì)量檢驗(yàn)，檢測(cè)數(shù)量不少于總樁數(shù)的10%，即 6 根。施工完畢后采用低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法檢測(cè)樁身完整性，檢測(cè)數(shù)量不少于總樁數(shù)的 20%，且 ≥5 根，即 11 根?？箟簭?qiáng)度試塊每 50 m3混凝土≥1 組試塊，且每臺(tái)班 ≥1 組。

為確?；訃o(hù)體系的穩(wěn)定，基坑采用混凝土冠梁及支撐，冠梁寬 1 m，高 0.8 m，支撐寬 0.6 m，高 0.6 m，混凝土采用 C 30，鋼筋采用 HPB 300、HRB 400。冠梁主筋保護(hù)層為 50 mm。

開槽澆注混凝土支撐，混凝土支撐澆注盡量減少施工縫。施工縫設(shè)在 1/3 跨度處。做好混凝土支撐的養(yǎng)護(hù)工作，以防出現(xiàn)裂縫，并在達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 80% 以后再開挖基坑?；炷林蜗到y(tǒng)主筋連接采用焊接接頭，單面焊 10d（d為鋼筋直徑），雙面焊 5d，接頭在同一斷面處數(shù)量不超過 50%，并錯(cuò)開 35d。

土方開挖與支撐設(shè)置密切配合，施工前做好充分準(zhǔn)備，保證開挖后及時(shí)設(shè)撐，在施工過程中盡可能縮短圍護(hù)體無支撐的暴露時(shí)間和減小寬度、深度，鋼筋混凝土支撐及冠梁宜摻加早強(qiáng)劑。圍檁施工前鑿除圍護(hù)墻表面泥漿、混凝土松軟層及凸出墻面的混凝土，保證圍檁與圍護(hù)墻間接觸密實(shí)。支撐及圍檁安裝允許偏差如下。

（1）鋼筋混凝土構(gòu)件截面尺寸允差 + 20 mm、﹣10 mm。

（2）支撐軸線標(biāo)高允差 ≤20 mm。

（3）同層支撐軸線平面位置允差 ≤30 mm。

（4）支撐構(gòu)件兩端的標(biāo)高差 ≤20 mm 和支撐長(zhǎng)度的1/600。

（5）支撐在豎向平面的撓度應(yīng)該小于其計(jì)算跨度的1/800～1/600。

（6）圍檁的水平撓度應(yīng)該小于圍檁計(jì)算跨度的1/1500～1/1000。

2.3 土體加固

本工程高壓旋噴樁主要用于坑外止水帷幕、坑內(nèi)被動(dòng)區(qū)加固和雨水管處保護(hù)加固。旋噴樁采用三重管工藝。

坑外止水采用雙排Φ800 mm @ 500 mm（局部 800 mm@ 450 mm），長(zhǎng)度為 9.0 m，止水帷幕進(jìn)入坑底以下 ≥3.0 m。旋噴樁水泥參量 ≥25%，水泥采用 P.O 42.5，水灰比0.8～1.0。

本工程基坑坑底位于淤泥質(zhì)土層，為提高坑底被動(dòng)區(qū)土壓力，減少基坑側(cè)壁變形和坑底隆起，在坑內(nèi)采用Φ600 mm @ 400 mm 高壓旋噴樁滿堂加固，水泥摻量25%，28 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度 ≥1.0 MPa，加固深度為坑內(nèi)以下 3.0 m，加固時(shí)避開新建橋梁樁基。

本工程基坑內(nèi)存在雨水管，為保護(hù)雨水管，在管兩端采用Φ600 mm @ 400 mm 高壓旋噴樁滿堂加固，加固范圍 4處 2.0 m×2.0 m，共 16 m2，加固體深度 9～10.0 m。高壓旋噴加固工程量如表 1 所示。

表1 高壓旋噴加固工程量表

加固后土體的重量 ＞19 kN/m，滲透系數(shù) ＜1×10 cm/s，28 d 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度 ≥1.0 MPa。

本工程圍護(hù)樁樁間采用噴混凝土，噴混凝土厚度為 120 mm，樁間鋼筋釘長(zhǎng)度為 1.5 m，間距為 2.0 m，混凝土采用速凝混凝土。橫向拉結(jié)鋼筋通過局部剝除灌注樁混凝土保護(hù)層，與灌注樁箍筋焊接連接，鋼筋網(wǎng)與拉筋綁扎連接。樁間混凝土強(qiáng)度達(dá)到 75% 后，才能開挖下段土層，樁間混凝土網(wǎng)噴一定長(zhǎng)度后，預(yù)留與下段的搭接長(zhǎng)度 ≥30d（d為鋼筋直徑）。

2.4 原有承臺(tái)兩側(cè)補(bǔ)樁

16 號(hào)線秀浦路立柱（編號(hào)LZ 90）加樁采用Φ800 mm鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)為 45.000 m，樁頂標(biāo)高 0.350 m，樁底標(biāo)高－44.800 m，共計(jì) 6 根，混凝土采用水下 C 35。鉆孔灌注樁需在鋼筋籠周邊內(nèi)側(cè)設(shè)置 3 根Φ50 mm 超聲波檢測(cè)管，壁厚 3 mm，檢測(cè)完成后兼做樁底后壓漿注漿管。

樁頂混凝土澆注應(yīng)超過設(shè)計(jì)高程 1.0 m 以上，然后鑿除，露出清潔密實(shí)的混凝土表面，鑿除時(shí)須防止損壞樁身。

清孔后，孔底沉渣 ≤ 100 mm。

鋼筋骨架可分段焊接，焊接時(shí)在同一截面內(nèi)鋼筋接頭數(shù)量不得超過總數(shù)的 1/2，接頭間距 ＞35d，且 ≥900 mm，焊接搭接長(zhǎng)度 ≥10d。箍筋與主筋須電焊牢固。

7 號(hào)鋼筋為加勁箍筋（設(shè)在主筋內(nèi)壁），間距均為 2 m，其搭接部分為雙面焊接。

通過在鉆孔樁設(shè)置混凝土保護(hù)層墊塊控制鋼筋混凝土保護(hù)層厚度，混凝土保護(hù)層墊塊強(qiáng)度 ≥C 40。

樁基均采用樁底后壓漿。利用樁內(nèi)聲測(cè)管進(jìn)行壓漿，聲測(cè)管性能滿足壓漿工藝要求，施工時(shí)必須防止超聲波管道被雜物堵塞，影響后注漿施工及樁身質(zhì)量監(jiān)測(cè)。當(dāng)鉆孔灌注樁的水下混凝土齡期達(dá)到 14 d，對(duì)樁基進(jìn)行超聲波檢測(cè)，檢測(cè)完畢后方可開始對(duì)每根管道進(jìn)行注漿。

對(duì)樁底采用開放式后壓漿時(shí)，壓漿宜分 3 次進(jìn)行，且宜依次按 40%、40%、20% 的壓漿量循環(huán)壓入，壓漿流量不宜超過 75 L/min，每次注漿時(shí)間的間歇不得超過 2～4 h。壓漿量按 JTGD 63—2007《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》附錄 N 公式 N.0.5 計(jì)算確定。進(jìn)漿口壓入混合水泥漿時(shí)，完成一次壓漿后，均勻減壓，防止壓力漿倒流堵塞注漿孔。注漿管應(yīng)深入沉渣下進(jìn)行注漿。

2.5 原有承臺(tái)植筋

補(bǔ)樁承臺(tái)與原承臺(tái)通過植筋相連，植筋布置要求為：原承臺(tái)側(cè)面最底層布置一層Φ25 mm 鋼筋，間距 150 mm，鋼筋伸出長(zhǎng)度為 600 mm（承臺(tái)東西向）共計(jì) 60 根或 800 mm（承臺(tái)南北向）共計(jì) 76 根。

原承臺(tái)側(cè)面中部布置 5 層Φ16 mm 鋼筋，間距 300 mm，鋼筋層間交錯(cuò)布置，層間間距 300 mm，鋼筋伸出長(zhǎng)度為 500 mm，鋼筋共計(jì) 344 根。

原承臺(tái)頂面布置Φ16 mm 鋼筋，間距 300 mm，鋼筋伸出長(zhǎng)度為 500 mm，鋼筋共計(jì) 292 根。

立柱側(cè)面布置 3 層Φ16 mm鋼筋，間距 300 mm，鋼筋層間交錯(cuò)布置，層間間距 250 mm，鋼筋伸出長(zhǎng)度為 500 mm，鋼筋共計(jì) 72 根。

鋼筋采用 HRB 400。Φ16 mm 鋼筋錨固深度 ≥400 mm，Φ25 mm 鋼筋錨固深度 ≥850 mm。鋼筋數(shù)量如表 2所示。

表2 補(bǔ)樁承臺(tái)植筋數(shù)量表

承臺(tái)底層植筋 Z 1、Z 1 a 與 4 a、5 a，承臺(tái)頂面植筋 Z 2 與 9 a 鋼筋互焊，焊縫長(zhǎng)度 10d（單面焊）或 5d（雙面焊）（d為鋼筋直徑）。

植筋用膠粘劑采用 A 級(jí)膠，其質(zhì)量和性能應(yīng)符合 GB 50367—2013《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定。

在澆注新混凝土之前，必須按照施工規(guī)范有關(guān)規(guī)定的要求，對(duì)與新澆注混凝土有接觸面的原結(jié)構(gòu)表面嚴(yán)格按照施工縫處理，原結(jié)構(gòu)表面混凝土保護(hù)層應(yīng) 100% 鑿除，露出原承臺(tái)鋼筋并沖洗干凈，新老混凝土結(jié)合表面應(yīng)鑿成凹凸差 ≥6 mm 的粗糙面。

3 施工中對(duì)軌道交通立柱的監(jiān)護(hù)

依據(jù)上海市工程建設(shè)規(guī)范 DG/TJ 08—2001—2016 J1 3459—2016《基坑工程施工監(jiān)測(cè)規(guī)程》第 3.1.8 條規(guī)定，確定基坑開挖施工監(jiān)測(cè)范圍為基坑圍護(hù)邊線外 2H（H為基坑開挖深度）以內(nèi)范圍，故本基坑施工開挖監(jiān)測(cè)范圍約為 12.0 m 范圍內(nèi)，對(duì) 16 號(hào)線鄰側(cè)橋墩同進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

對(duì)基坑外邊緣 12.0 m 以外建（構(gòu)）筑物、道路和管線等在施工中應(yīng)進(jìn)行巡視監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況須及時(shí)通知參建各方，必要時(shí)追加其他監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。

基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)總體布設(shè)原則有以下幾個(gè)方面。

（1）監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)充分結(jié)合基坑工程監(jiān)測(cè)等級(jí)、基坑設(shè)計(jì)參數(shù)特性和基坑施工參數(shù)特性進(jìn)行合理布置。

（2）監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置應(yīng)最大限度反映基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系受力和變形的變化趨勢(shì)。

（3）基坑圍護(hù)體側(cè)邊中部、陽角處、受力（或變形）較大處應(yīng)布置測(cè)點(diǎn)，重點(diǎn)區(qū)域應(yīng)加密監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

（4）不同監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)點(diǎn)宜布置在同一斷面上，便于數(shù)據(jù)比對(duì)。

（5）監(jiān)測(cè)點(diǎn)間距布置應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求，應(yīng)滿足設(shè)計(jì)及相關(guān)單位的合理要求。

4 結(jié) 語

軌道交通安全是關(guān)乎市民百姓出行安全的大事，在不影響軌道交通正常運(yùn)營(yíng)的情況下，安全、快速地完成軌道交通基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的修復(fù)，是軌道交通主管部門和相關(guān)施工單位在后續(xù)軌道使用過程中將會(huì)不斷面臨的問題。本工程在實(shí)際施工過程中，技術(shù)運(yùn)用效果非常明顯，確保軌道交通正常運(yùn)營(yíng)，并通過加固控制了軌道交通立柱的沉降。這為今后類似的施工提供了較為成功的范例，具有一定的借鑒和參考價(jià)值。