郭 輝

(中鐵隧道集團有限公司技術(shù)中心，河南洛陽 471009)

0 引言

隨著地鐵的大量修建及城市化的快速發(fā)展，越來越多的地鐵隧道需要下穿城市建筑物并進行樁基托換［1］。國內(nèi)城市采用過樁基托換技術(shù)的相關(guān)經(jīng)驗有:李國雄等［2］結(jié)合廣州地鐵一號線的樓房樁基托換工程，分析了影響樁基托換方案的因素，探討了幾種可能的樁基托換方案和拖換結(jié)構(gòu)型式，提出了一種合理可行的樁基托換技術(shù)方案;秦質(zhì)樸等［3］結(jié)合北京地鐵4號線動物園—白石橋區(qū)間隧道下穿長河白石橋樁基，通過理論計算結(jié)果及經(jīng)驗類比確定設(shè)計原則、預加力控制原則及施工要點，形成一套計算—設(shè)計—施工的有效方法。但是上述經(jīng)驗并不完全適合深圳的高水位濱海地區(qū)特殊地質(zhì)條件，因此需要探索一套適合深圳地質(zhì)條件的樁基托換技術(shù)，特別是在深圳地鐵三期工程的開工前夕做好相關(guān)工作，確保三期工程能夠安全順利施工。本文就樁基托換施工流程及施工工藝進行介紹。

1 工程概況

深圳地鐵5號線百—布區(qū)間為雙向隧道，隧道從布吉鴻名電業(yè)廠下穿越，穿越范圍為1 200 m2左右，需對該樓房進行樁基托換［4］。

該樓房始建于上個世紀80年代末，為5層的框架結(jié)構(gòu)體系廠房，柱距7.5 m×8.0 m，基礎(chǔ)采用群樁承臺、φ480沉管灌注樁，基礎(chǔ)承臺多為6樁或8樁承臺，需要托換的原樁基共48根，需要托換的上部結(jié)構(gòu)柱有19根，每根柱的荷載標準值約為500 kN。隧道拱頂距地表平均大約為8.0 m，斜穿過該樓，穿越寬度約為30 m。樁基托換與隧道位置關(guān)系如圖1所示。

2 施工流程

見圖2。

3 樁基托換

3.1 托換樁施工工藝

托換樁采用人工挖孔樁，φ 1200 mm 13根、φ 1 500 mm 9根，樁長20 m。樁端支承層為中風化巖，且超過隧道底≥4 m，樁端土承載力值為5 MPa。

1)工藝流程。

見圖3。

2)挖孔施工。開孔前，樁位應定位放樣準確，當?shù)?節(jié)樁孔挖好安裝護壁模板時，必須用樁心點來校正模板位置，并在第1節(jié)混凝土護壁上設(shè)計十字控制點;施工時采用分級挖土，每節(jié)高度應視土壁保持直立狀態(tài)的能力及對既有建筑物樁的影響確定，一般為1.0 m。終孔時應清除護壁污泥，孔底的殘渣、浮土、雜物和積水，檢驗合格后，應迅速安裝鋼筋籠、灌注樁身混凝土。

3)護壁施工。護壁施工采取1節(jié)組合式鋼模板(5塊)拼裝而成，拆上節(jié)，支下節(jié)，循環(huán)周轉(zhuǎn)使用，模板間用U形卡連接，不另設(shè)支撐，以便澆灌C20混凝土和下一節(jié)挖土操作。

4)鋼筋籠的制作與安裝。因施工空間的限制，鋼筋籠在孔內(nèi)按設(shè)計要求綁扎制作，鋼筋籠制作時，鋼筋籠外側(cè)設(shè)混凝土墊塊，以確保鋼筋保護層的厚度。

5)樁身混凝土施工。樁身混凝土采用C30商品混凝土，防腐混凝土宜采用礦渣水泥加粉煤灰?；炷料铝弦瞬捎么玻炷翝仓B續(xù)分層澆筑，每層厚度不超過1.0 m，采用插入式振動器振搗密實。

3.2 托換樁梁系施工工藝

托換梁主體結(jié)構(gòu)是該托換工程的最關(guān)鍵部位，因此必須精心設(shè)計，精心組織施工。其具體施工順序見圖4。

圖4 托換梁主體結(jié)構(gòu)施工順序圖Fig.4 Construction sequence ofthe main structure of underpinning beam

1)托換梁基坑開挖及支護。基坑開挖范圍是以每幢托換樓房整個托換梁系外邊緣為界，并預留預應力張拉機具的位置，開挖時如遇土層較差，則還應做好臨時支護工作，自挖土開始，就要加強對建筑物、地面的沉降等的監(jiān)測工作，特別對澆基礎(chǔ)建筑物要特別注意監(jiān)測。

2)托換梁混凝土施工。轉(zhuǎn)換梁混凝土屬于大體積混凝土，為了控制混凝土內(nèi)外溫差和溫度變形而造成溫度裂縫，混凝土灌注時應采取以下措施:①在混凝土中摻減水劑，降低水化熱，也使混凝土和易性有明顯改善。②混凝土擬采用商品混凝土供給方式，轉(zhuǎn)換梁混凝土強度等設(shè)計為C40。③待轉(zhuǎn)換混凝土澆筑完后，應在5～6 h內(nèi)覆蓋塑料薄膜和浸水麻袋2～3層，來保溫及隔阻蒸發(fā)水的散發(fā)引致起表面的急劇降溫，以達到內(nèi)外溫差不大于25℃的要求?；炷羶?nèi)部的降溫控制在1.5～2.0℃/d，待測得內(nèi)外溫度接近時再揭開覆蓋層澆水養(yǎng)護。④澆搗梁混凝土前要預埋好波紋管，作為后張預應力筋的孔道。

3)托換梁鋼筋施工。①所有鋼筋的加工，安裝均應按照有關(guān)技術(shù)規(guī)范、規(guī)定進行。②當鋼筋與預應力管道在空間發(fā)生干擾時，可適當移動普通鋼筋位置以保證鋼束管道位置準確。

4)托換梁模板施工。托換梁面積較大，為防爆模，采用20 mm厚夾板制作，豎向用100 mm×80 mm木方貼緊模板，橫向用雙鋼管壓實，穿墻螺栓收緊的方法，豎向木方100 mm×80 mm，間距300 mm，雙鋼管為φ 15間距為400 mm，長邊截面設(shè)φ 16穿墻螺栓拉固，間距400 mm的加強模板剛度。

5)托換梁預應力施工。為減少轉(zhuǎn)換梁的撓度，進一步提高轉(zhuǎn)換梁的抗裂性、剛度和耐久性能以及提高新舊混凝土的抗剪力，在橫向、縱向托換梁采用后張法有黏結(jié)預應力錨筋。①縱向預應力鋼筋束采用高強度低松弛鋼絞線，每根托換次梁布置4孔預應力鋼絞線。錨具采用OVM15-13型、OVM15-15型2種錨具。②橫向預應力，采用φ 32精軋螺紋粗鋼筋，采用一端固定、一端張拉。在托換次梁與柱節(jié)點處短方向采用3排精軋螺紋鋼收緊。③孔道留設(shè)13根/束的鋼絞線束采用內(nèi)徑為90 mm、外徑為97 mm的金屬波紋管成孔，15根/束的鋼絞線采用內(nèi)徑為100 mm、外徑為107 mm的金屬波紋管成孔。

3.3 自鎖式抗震節(jié)點處理

為了確保上部結(jié)構(gòu)柱的荷載能夠可靠有效地傳遞到托換體系上，使得節(jié)點滿足抗剪、抗壓、抗裂以及抗震的要求，應在托換體系施工時對抱柱節(jié)點進行自鎖式抗震節(jié)點處理;另外，為保證新舊混凝土之間的共同作用，還用對界面進行鑿毛、錨筋2種方式處理。拖換次梁與柱節(jié)點大樣圖見圖5。

圖5 拖換次梁與柱節(jié)點大樣圖Fig.5 Underpinning grider and pile nodes

3.4 千斤頂?shù)陌惭b、頂升及拆卸

自鎖千斤頂安裝前必須進行標定、檢查和調(diào)試，確認合格后再安裝。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)，并保證有18 cm的行程，以便千斤頂整個調(diào)整時期內(nèi)不需回油。

當樁徑為1 200 mm時，托換梁兩側(cè)安裝2個250 t以上的千斤頂;當樁徑為1 500 mm時，拖換樁兩側(cè)應安裝2個500 t的千斤頂。

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)計要求。

待千斤頂穩(wěn)定且托換新樁壓縮穩(wěn)定后即可在隧道內(nèi)斷樁，完成后進入接柱及拆除千斤頂?shù)碾A段。

4 監(jiān)控量測

由于樁基托換工程對結(jié)構(gòu)受力和變形有特殊要求，樁基托換工程施工應全程監(jiān)測、及時反饋，并根據(jù)反饋信息調(diào)整沉降變形。樁基托換過程中各測點歷時沉降曲線見圖6。

圖6 樁基托換過程中各測點歷時沉降曲線Fig.6 Tine-dependent curves of settlement of monitoring points during pile foundation underpinning

在整個樁基托換過程中，千斤頂沒有一次性頂升到位，而是分6次頂升。從各測點的歷時沉降曲線可以看出:在每次頂升過程中，大部分測點的變化量都在1 mm以內(nèi)，并且同步上升或者下降，出現(xiàn)的差異沉降相對較小，并未出現(xiàn)建筑物開裂等現(xiàn)象，建筑物是安全的。

5 結(jié)束語

深圳地鐵5號線百布區(qū)間在下穿建筑物時進行的樁基托換技術(shù)，采用預應力主次梁系主動托換形式，保證了把上部結(jié)構(gòu)荷載從原來的結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)上可靠地、安全地轉(zhuǎn)移到新加托換樁上來，并有效地控制了上部結(jié)構(gòu)的變形，確保了上部結(jié)構(gòu)的安全，托換的同時還保證了區(qū)間隧道的施工安全和區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)界限不受影響及地鐵的運營要求。

［1］ 王夢恕.地下工程淺埋暗挖技術(shù)通論［M］.合肥:安徽教育出版社，2004.

［2］ 張原，黃小許，李國雄，等.廣州地鐵一號線樓房樁基托換工程施工［J］. 地基基礎(chǔ)工程，1998(9):2，7-9.

［3］ 秦質(zhì)樸，呂剛，蔣小銳.北京地鐵4號線長河白石橋樁基主動托換技術(shù)［J］.鐵道標準設(shè)計，2009(10):97-99.

［4］ 鐵道第二勘察設(shè)計院.TB 10003—2005鐵路隧道設(shè)計規(guī)范［S］.北京:中國鐵道出版社，2005.