地鐵建設(shè)線路下穿城市中既有建筑物的情況時(shí)有發(fā)生，對既有建筑物的樁基礎(chǔ)進(jìn)行安全有效地托換，是保證既有建筑物的安全及地鐵線路的順利實(shí)施與地鐵安全運(yùn)營的有效工程技術(shù)手段。廣州地鐵某暗挖車站臨時(shí)存車線隧道上方為工業(yè)大道北和南田路交匯處高架橋。該處高架橋的SB4墩下的兩根鉆孔灌注樁處于暗挖區(qū)間隧道開挖范圍內(nèi)。暗挖隧道施工前，須對該橋墩下兩根樁基進(jìn)行托換處理。

　　1、樁基托換設(shè)計(jì)概況

　　托換梁：原橋墩承臺(tái)尺寸為長6.3m×寬2.5m×高1.5m。托換梁采用長12.65m×寬8.15m×高2.5m的長方體預(yù)應(yīng)力鋼筋砼結(jié)構(gòu)，托換梁砼為C40S8防水砼，長、短邊方向均配置抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為fptk=1860MPa的高強(qiáng)度低松弛鋼鉸線做為預(yù)應(yīng)力鋼束。

　　托換樁：原橋樁采用2根φ1500鉆孔灌注樁。托換樁采用4根1200mm的人工挖孔樁，砼為C30砼。挖孔樁按端承樁設(shè)計(jì)，樁長約22m，施工時(shí)，以樁端進(jìn)入微風(fēng)化巖層不小于2.0m，單樁設(shè)計(jì)承載力不小于9500KN為準(zhǔn)。

　　托換梁和被托換樁、承臺(tái)及橋墩的連接：托換梁和被托換樁、承臺(tái)及橋墩之間抗剪設(shè)計(jì)主要通過它們相互之間的咬合、界面處理和植筋實(shí)現(xiàn)、即把被托換樁、承臺(tái)及橋墩在與托換梁相接觸部位表面鑿毛，深度宜為10～20mm左右，并進(jìn)行界面處理;沿被托換樁周圍植埋鋼筋，鋼筋和樁之間的縫隙用強(qiáng)植筋膠充填。

　　預(yù)頂：在托換梁底和橫梁頂分別預(yù)埋鋼板，待托換梁及橫梁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，把千斤頂安放在橫梁頂?shù)念A(yù)埋鋼板上，分級加載，同時(shí)要求加強(qiáng)對被托換樁、托換梁和橋墩、高架橋面板的監(jiān)測。待托換梁、橋梁結(jié)構(gòu)及托換樁基變形穩(wěn)定后，在橫梁和托換梁之間澆注C30微膨脹砼，將橫梁和托換梁連接成為一個(gè)整體，同時(shí)將千斤頂澆注其中。

　　切樁：待橫梁和托換梁之間澆注的砼達(dá)到強(qiáng)度后，在隧道內(nèi)用線鋸切除原橋樁，要全程監(jiān)測。

　　2、工程地質(zhì)

　　根據(jù)鉆探揭露，分層情況及其工程特征從上而下為：人工填土層(Q4ml)<1>層 15～30cm;沖洪積土層(Q3al+pl)<4>層厚0.6～3.80m;殘積土層(Qel <5>平均層厚2.47m;巖石全風(fēng)化帶(K2s2a) <6>層厚0.70～4.60m;巖石強(qiáng)風(fēng)化帶(K2s2a) <7>層厚0.40～10.80m;巖石中風(fēng)化帶(K2s2a) <8>層厚0.60～25.90m;巖石微風(fēng)化帶(K2s2a) <9>層厚5.20～29.50m。

　　3.工程重難點(diǎn)分析

　　3.1、新老承臺(tái)之間的界面處理，要保證新舊砼的界面能夠滿足抗壓、抗剪、抗裂等要求。

　　3.2、新承臺(tái)大體積砼的施工及預(yù)應(yīng)力的施工。

　　3.3、橋墩的頂升及力的轉(zhuǎn)換。

　　3.4、切樁。

　　4 樁基托換施工技術(shù)

　　樁基托換現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜，周邊均為高架橋橋樁，托換下方緊鄰車站與存車線交叉口。主動(dòng)托換是把上部結(jié)構(gòu)荷載通過千斤頂裝置傳到新樁上，并可以通過調(diào)整千斤頂消除上部結(jié)構(gòu)的變形。由于場地限制采用隧道內(nèi)切樁，本工程采用被動(dòng)托換的方法。

　　4.1、施工總體流程施工暗挖隧道

　　基坑開挖及支護(hù)→施做四根φ1200mm人工挖孔樁→施做基坑底部墊層→施做橫梁→施做托換梁→在托換梁達(dá)到強(qiáng)度的90%以后，對托換梁施工預(yù)應(yīng)力及管道真空壓漿→按照被動(dòng)托換的方式在橫梁頂架設(shè)托換用千斤頂及鋼契塊→對千斤頂加荷至上部荷載設(shè)計(jì)值的100%→澆筑橫梁和托換梁之間的砼，并將鋼墊塊澆筑其中、卸載千斤頂→在隧道內(nèi)采用線鋸截樁→覆土完成樁基托換。

　　本工程的關(guān)鍵在于托換梁的施工和托換力的轉(zhuǎn)換。因此本次僅對托換梁和托換進(jìn)行描述，其余的施工工藝與傳統(tǒng)的一樣。

　　4.2、托換梁施工

　　托換梁為預(yù)應(yīng)力混凝土梁，混凝土標(biāo)號為C40S8，在托換基坑內(nèi)采取現(xiàn)澆后張法施工。托換梁在預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉過程中將會(huì)不同程度地產(chǎn)生上拱位移，為了防止托換梁的上拱對既有橋墩位移造成影響，在托換大梁鋼絞線張拉過程中必須對托換的橋墩頂位移進(jìn)行監(jiān)測。

　　施工工藝流程：基底預(yù)埋灌漿孔→原樁植筋、刻槽→鋼筋制安→安設(shè)波紋管→模板安裝→托換梁施工→養(yǎng)生→穿束→張拉→壓漿→封錨。

　　托換梁與原樁接觸面的處理：

　　為保證新舊砼的界面能夠滿足抗壓、抗剪、抗裂等要求，在澆搗托換梁砼之前，應(yīng)對托換梁所包的老樁及原承臺(tái)底，對其結(jié)構(gòu)鑿毛，清洗干凈，對舊砼面刷環(huán)氧乳液水泥漿界面處理劑原樁植筋、刻槽。采用電動(dòng)鉆機(jī)鉆孔后植筋，同時(shí)對樁基砼表面鑿毛。

　　①植筋

　　植筋順序?yàn)殂@孔→清孔→干孔→注膠→植入鋼筋。

　　按設(shè)計(jì)要求，對托換柱進(jìn)行放樣，劃出植筋孔位置。采用沖擊錘鉆鉆Ф38的孔。植筋成孔向一個(gè)方向向上傾斜3度。鉆孔必須跳鉆，并且鉆好一面錨一面的鋼筋，然后再鉆第二面的鋼筋，如此循環(huán)，直至錨完所有植筋。每一批植筋在樁的任一水平截面內(nèi)不應(yīng)超過兩孔，且要等前一批植筋的植筋膠凝固這后方可施工下一批。鉆孔深度必須不小于200mm。植筋應(yīng)注意一下幾點(diǎn)技術(shù)要求

　　a用于抗拔的植筋孔深不小于15d，用于抗剪的植筋孔深不小于10d。

　　b孔徑要求：φ12以內(nèi)植筋孔徑至少比植筋直徑大4mm，φ12以外直筋孔徑至少比直筋大6mm，最大孔徑不大于42mm。

　　c鉆孔時(shí)若碰到鋼筋則立即停止鉆進(jìn)，移動(dòng)孔位后再鉆，鉆孔要沖干凈。

　　d植筋膠應(yīng)進(jìn)行試配，觀察凝固時(shí)間和效果，植筋時(shí)先在孔內(nèi)塞滿植筋膠，然后插入鋼筋。在植筋膠凝固之前，不得擾動(dòng)植筋。施工后應(yīng)檢查每一孔的植筋是否有松動(dòng)情況。若有則應(yīng)補(bǔ)做。

　　②界面處理

　　為提高新、老砼的粘結(jié)力，在托換梁砼澆注前四個(gè)小時(shí)內(nèi)，在新舊砼界面處涂環(huán)氧乳液水泥漿界面處理劑。

　　4.3、托換梁鋼筋及砼工程

　　所有鋼筋的加工,安裝和質(zhì)量驗(yàn)收均應(yīng)按照有關(guān)技術(shù)規(guī)范、有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。由于新承臺(tái)要將舊承臺(tái)包裹，因此采用了預(yù)應(yīng)力鋼筋砼結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力鋼筋采用15.2的高強(qiáng)度底松弛的鋼絞線，在縱向和橫向、面層和底層均有布置。橫線布置有46束，面層有12束，底層有34束，每束均用一根鋼絞線。

　　4.4、托換梁預(yù)應(yīng)力施工

　　為減少托換梁的撓度，進(jìn)一步提高托換梁的抗裂性、剛度和耐久性能，以及提高新舊砼的抗剪力，在橫向、縱向托換梁采用后張法施工。

　　縱向預(yù)應(yīng)力筋的梁底鋼束采用內(nèi)徑100mm，外徑107mm的金屬波紋管成孔，兩端采用的錨具為VOM15-19錨具。梁頂鋼束采用內(nèi)徑80mm，外徑87mm的金屬波紋管成孔，兩端采用的錨具為VOM15-9錨具，千斤頂皆采用與之相匹配的穿心張拉千斤，由于張拉的長度較短，采用一端固定，一端張拉。

　　橫向預(yù)應(yīng)力筋的鋼束采用扁形金屬波紋管成孔，兩端采用的錨具為VOBM15-4扁形錨具(張拉端)和VOBM15P-4扁形錨具(固定端)。采用YDC240Q穿心千斤頂，由于張拉的長度較短，采用一端固定，一端張拉。

　　鋼絲頭下料長度應(yīng)考慮千斤頂及其他的需要，并有一定的富余長度。

　　張拉時(shí)從中間向兩邊對稱張拉，張拉力應(yīng)分段增加，每增加一次應(yīng)停頓20分鐘左右，最終錨固應(yīng)力為1302Mpa。最終張拉應(yīng)力應(yīng)比設(shè)計(jì)應(yīng)力增加10%。梁端設(shè)封錨段，錨固面與預(yù)應(yīng)力束垂直，封錨段張拉完預(yù)應(yīng)力后現(xiàn)澆。

　　灌漿：灌漿孔與波紋管的連接，是在波紋管上開洞，其上覆蓋海綿墊片與帶嘴的塑料弧形壓板并用鐵絲扎牢，再用塑料管插在嘴上，并將其引出梁頂面400～600mm。孔道灌注的水泥漿強(qiáng)度不低于30Mpa，并在水泥漿中摻入適量的減水劑，使泌水率減少。

　　托換梁預(yù)應(yīng)力施工有以下幾點(diǎn)技術(shù)要求：

　　⑴托換梁采用全預(yù)應(yīng)力體系，由于鋼筋、管道密集，應(yīng)注意加強(qiáng)振搗，不得出現(xiàn)空洞和漏搗，并注意養(yǎng)護(hù)，確保砼質(zhì)量，如管道與普通鋼筋發(fā)生沖突，原則上保持縱向預(yù)應(yīng)力管道不動(dòng)。預(yù)應(yīng)力管道位置用定位鋼筋固定，定位網(wǎng)基本間距50cm，定位鋼筋應(yīng)牢固的焊接在鋼筋骨架上，并采取有效措施防止灌注砼時(shí)波紋管上浮、偏側(cè)。

　　⑵梁體在澆筑中，應(yīng)采取措施保證預(yù)應(yīng)力管道不被堵塞，注意管道接頭處理，施工中不碰壞或壓扁管道，以及焊接時(shí)燒壞波紋管，灌注后應(yīng)檢查管道是否暢通。

　　⑶錨下墊板安裝時(shí)，須使墊板平面與管道垂直并準(zhǔn)確對中，千斤頂與墊板準(zhǔn)確對中，以免張拉時(shí)發(fā)生滑絲、斷絲現(xiàn)象。

　　⑷預(yù)應(yīng)力鋼絞線及其錨具在使用前必須進(jìn)行張拉錨固試驗(yàn)。

　　⑸縱向預(yù)應(yīng)力鋼束須在該梁體灌注砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%且不少于5天的齡期后方可進(jìn)行張拉。預(yù)應(yīng)力鋼束張拉時(shí)應(yīng)先單根綱絞線預(yù)張拉。

　　⑹橫向預(yù)應(yīng)力鋼束張拉在縱向預(yù)應(yīng)力鋼束張拉完畢后進(jìn)行，張拉順序?yàn)橛闪后w中央向兩側(cè)相對對稱張拉，并且梁頂、梁底預(yù)應(yīng)力束交替張拉。

　　⑺預(yù)應(yīng)力鋼束張拉采用雙控，以張拉力控制為主，鋼束伸長值作校核，實(shí)際伸長量與計(jì)算伸長量容許相差不大于6%。初始張拉力為控制張拉應(yīng)力的10%。

　　⑻托換梁砼澆注時(shí)，老承臺(tái)下方的砼不易密實(shí)，施工時(shí)需要設(shè)置注漿管。

　　4.5、千斤頂頂升及砼的回填

　　托換千斤頂?shù)陌惭b、頂升與拆卸采用500噸自鎖式千斤頂8個(gè)外加26個(gè)三管鋼墊塊進(jìn)行頂升，在樁基托換開始至暗挖隧道變形穩(wěn)定的整個(gè)過程中，被托換橋墩的最大允許豎向位移控制在2mm，且沉降速率≤0.2mm/d。觀測的精度要求非常準(zhǔn)確，位移測量精度為0.1mm。

　　樁頂橫梁作為頂升施工平臺(tái)，頂升平臺(tái)與托換梁底面之間預(yù)留70cm的頂升空間，樁頂部鋼筋與托換梁之間的連接，留擠壓螺旋套筒(既能滿足托換頂升要求，又能保證鋼筋連接需要)。待整個(gè)主動(dòng)托換頂升完成以及托換樁的沉降穩(wěn)定后，需及時(shí)將托換梁與托換樁之間進(jìn)行剛性連接，以確保橋梁托換后的使用安全。

　　千斤頂安裝：托換新樁施工時(shí)做樁帽，樁帽邊突出樁邊600mm。在樁帽上預(yù)留坑槽螺栓。千斤頂及鋼墊塊安裝后，通過頂升及塞鋼楔塊的方法使其與轉(zhuǎn)換梁底處于緊壓狀態(tài)。千斤頂安裝后保證有18cm的行程，以便千斤頂整個(gè)調(diào)整時(shí)期內(nèi)不需回油。

　　⑴預(yù)頂?shù)哪康模合袚Q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(dòng)橋墩的沉降：檢驗(yàn)托換梁托換體系的承載力。

　　⑵預(yù)頂方法：施工時(shí)在托換新樁頂架設(shè)一道橫梁，并使橫梁和托換梁之間預(yù)留一空隙，高約700mm，沿橫梁方向在每根托換樁兩側(cè)各放一臺(tái)千斤頂，實(shí)現(xiàn)樁、梁間可控的作用力。

　　⑶托換樁的千斤頂?shù)捻斏θ“ㄍ袚Q梁自重和上部橋梁傳至橋墩的荷載組合設(shè)計(jì)值的100%。

　　⑷千斤頂?shù)暮奢d根據(jù)在預(yù)頂過程中，每根托換樁基承受的荷載設(shè)計(jì)值確定，各千斤頂加載須按比例同步增加。

　　⑸應(yīng)采用帶自鎖裝置的千斤頂，千斤頂?shù)慕M合形心必須與托換樁的形心重合。

　　⑹托換預(yù)頂加載采用分級加載原則，共分十級加載，每級荷載增量為千斤頂加載上限值的10%，不可一次加載到最大值。在加載過程中同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格檢測托換梁裂縫的產(chǎn)生及發(fā)展，最大裂縫寬度大于0.15mm時(shí)，停止加載。

　　⑺預(yù)頂時(shí)，必須嚴(yán)格控制千斤頂?shù)捻斏屯袚Q梁兩端的位移，各千斤頂頂升力達(dá)到控制值而橋墩頂部位移未達(dá)到位移范圍值1～2mm，或橋墩頂部位移值已達(dá)到控制值(-2mm)而頂升力未達(dá)到控制值時(shí)，應(yīng)立即通知設(shè)計(jì)單位，以便對設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

　　⑻每級預(yù)頂過程中要注意調(diào)整鋼墩和托換梁之間的螺栓連接，并將鋼楔塊打緊，保證托換結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。

　　千斤頂?shù)捻斏c柱的沉降量及轉(zhuǎn)換梁兩端頂升量的監(jiān)測緊密相關(guān)。依據(jù)柱沉降及轉(zhuǎn)換梁兩端頂升量觀測，調(diào)整千斤頂?shù)捻斏恳詽M足柱的沉降量及轉(zhuǎn)換梁兩端頂升量差值小于設(shè)計(jì)要求。卸荷作業(yè)時(shí)，各千斤頂卸荷量應(yīng)保持按比例同步降低。直到托換梁自重和上部橋梁傳至橋墩的恒載標(biāo)準(zhǔn)值的100%。

　　4.6、封樁及截樁

　　托換梁頂升及力轉(zhuǎn)換完成后，將樁、梁預(yù)留鋼筋采用擠壓套筒進(jìn)行連接，澆注微膨脹砼封樁，注意采取措施保證澆注質(zhì)量，保證其澆注密實(shí)。在托換梁和托換樁之間澆注砼時(shí)可在樁頂預(yù)留注漿管，若澆注不密實(shí)可再注漿。待樁頭達(dá)到一定強(qiáng)度后，拆除千斤頂，在橫梁和托換梁之間澆筑微膨脹砼，將鋼墩澆筑其中。

　　待上部橋梁結(jié)構(gòu)及下部托換結(jié)構(gòu)全部穩(wěn)定后，方可截樁。截樁前應(yīng)做好各項(xiàng)應(yīng)急措施，截樁應(yīng)采用微振動(dòng)的切割機(jī)進(jìn)行切割，以減小震動(dòng)對托換結(jié)構(gòu)造成不利影響。為了保證整體結(jié)構(gòu)的平衡，要求兩根樁的截除同時(shí)進(jìn)行，且盡可能作到截樁時(shí)對稱。

　　轉(zhuǎn)換梁的砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，隧道采用人工開挖將整個(gè)樁暴露后進(jìn)行切樁，切樁采用線鋸切割。完成后還對橋墩進(jìn)行了一個(gè)月的檢測，橋墩的最終沉降小于1mm，成功完成了該橋墩的托換。

　　5、結(jié)語

　　本托換于2008年5月順利成功的施工完成，整個(gè)被托換的橋墩沉降小于1mm，完全滿足相關(guān)的規(guī)范及橋墩的各項(xiàng)指標(biāo)，工程體會(huì)有以下幾點(diǎn)：

　　5.1、施工前一定要對周邊的各種情況調(diào)查清楚，主要是橋墩原有的設(shè)計(jì)及施工情況、對托換可能產(chǎn)生影響的周邊建筑物，托換場地內(nèi)的重大管線，特別是高壓電纜和煤氣管。

　　5.2、根據(jù)工程的實(shí)際及施工場地的情況，慎重選取相應(yīng)的托換方式(主動(dòng)托換或被動(dòng)托換)。

　　5.3、托換技術(shù)是一項(xiàng)具有較大風(fēng)險(xiǎn)的特殊技術(shù)，必須精心設(shè)計(jì)，精心組織，并對全過程實(shí)施監(jiān)測，尤其頂升即力的轉(zhuǎn)換前一定要做好充分的準(zhǔn)備，要做好各種相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。

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