桩基托换技术一般用于建筑物地下基础改造，是进行地基处理和加固的一种方式，主要解决既有建筑物的地基加固问题、既有建筑物基础下需要修建地下工程以及新建建筑工程影响到既
4006-054-001 立即咨询发布时间：2022-10-05 10:08 热度：
白仕新
摘要：桩基托换技术一般用于建筑物地下基础改造，是进行地基处理和加固的一种方式，主要解决既有建筑物的地基加固问题、既有建筑物基础下需要修建地下工程以及新建建筑工程影响到既有建筑物安全时需要处理等问题，本文介绍了运营中的某地铁一号线桩基托换过程中，车站地板下托换梁工作隧道及套拱隧道开挖设计方法、施工及安全措施，托换梁顶升及断桩控制技术。
关键词：地铁；桩基；托换
Abstract: the pile foundation underpinning technology are used for building underground foundation reform, is the foundation treatment and reinforcement for a way, mainly to solve both the building foundation reinforcement problems, both buildings built underground engineering need basis and new construction project affect both buildings safe when needed to deal with the and so on, this paper introduces the operation of a subway line one pile foundation underpinning process, the station under floor underpinning beam tunnel and set to work arch tunnel excavation design method, construction and safety measures, underpinning beam roof up and broken pile control technology.
Key words: the subway; Pile foundation; underpinning
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
在建地铁三号线在地铁一号线车站下部与之垂直交叉。既有一号线为地下2层钢筋混凝土框架结构，其上部为地上7层的办公楼，钢筋混凝土结构，人工挖孔桩基础，桩径分别为1．0m、1．4m、1．6m。地铁三号线车站隧道下穿一号线，其拱顶距一号线车站底板仅4m，其中一号线F-4轴4根桩基侵入三号线右线隧道结构内，故右线隧道暗挖施工前，需对F区4根基础桩进行托换处理，如图1所示。
2 地铁一号线桩基托换施工方案
考虑一号线运营列车动载长期作用在三号线主体结构上的不良影响，本设计按主动托换和托换结构独立于主体结构的原则进行设计，并使托换结构与三号线结构间保留不小于0．5 m的隔离层。
根据一号线站台结构的特点和托换结构计算结果，充分利用一号线车站底板和三号线隧道之间的空间实施托换，采用纵梁加拱式托换结构(图1)。其中托换梁为C30钢筋混凝土连续梁，截面尺寸3．5 m×3．0 m，长27．4 m；套拱截面尺寸为1．4 m×5．0 m．混凝土等级为C30。根据既有建筑物的变形要求，采用主动托换方式。先行开挖工作隧道，施工托换梁，并在托换梁施工完毕、右线隧道上台阶开挖前采用C15素混凝土将工作隧道回填密实，用水泥砂浆作回填注浆，再施工托换梁套拱。套拱施工时，在托换梁和地基之间设置临时立柱及千斤顶，对托换梁预顶后开挖主体隧道上台阶，通过分布预顶和分布开挖，完成被托换桩的荷载转移，最后模筑套拱结构，拆除临时支撑，开挖主体右线隧道下台阶，模筑永久衬砌。
地铁一号线桩基托换总体施工顺序如下所述。
(1)开挖南站厅竖井第一次开挖区域，挖至深6m时，进行地铁一号线工作隧道的开挖，并进行喷锚施工．开挖采用微振控制爆破技术。
(2)进行工作隧道内4根被托换桩的界面处理和植筋，即在原桩的周边凿深5 cm环形槽，共18环，并沿桩周方向植钢筋入原桩内。工作隧道内纵梁位置底部采用细石混凝土进行找平，并加设钢板。
(3)绑扎托换纵梁的钢筋，采用在工作隧道侧壁钻孔的方法预留出套拱在工作隧道外的钢筋，支设纵梁模板。浇筑托换纵梁混凝土，并进行养护。
(4)采用C15素混凝土将工作隧道回填密实，并用水泥砂浆将工作隧道作回填注浆。
(5)继续进行南站厅竖井对应工作隧道位置的第一次开挖区域，挖到主线隧道上台阶位置时，在纵梁和地基间架设2个临时立柱，每个立柱顶各放置2个5000 kN千斤顶，并施加预顶(加载)。
(6)采用微振控制爆破技术进行主线隧道上台阶的开挖，开挖一定距离后，进行下一个临时立柱的安设，立柱间距3m。通过分步预顶和分步开挖，直至完成上台阶的开挖。在托换拱初期支护背后预留注浆管进行背后注浆。
(7)架设托换拱拱架，绑扎托换拱钢筋，安设模板。浇筑混凝土并进行养护。在托换拱背后和拱脚处以及拱身混凝土接茬处预留注浆管，混凝土强度达到要求后进行注浆。
(8)从主线隧道初期支护处用人工手持风镐截断被托换桩。套拱混凝土强度达到要求时卸载千斤顶，拆除临时立柱，开挖主线隧道下台阶，模筑永久衬砌，托换拱与主线隧道之间的空隙用格栅加喷射混凝土回填支护。
3 托换技术
3．1 托换纵梁施工
(1)界面处理
新旧混凝土界面处理采用企口和植筋。
(2)界面凿毛设置齿槽
①按设计要求，对被托换柱进行放样画线，定出凿毛位置。
②凿除原柱表面水泥浮浆后，将混凝土表面凿成凹凸不平的面，凹深为10～20 mm，形成齿槽。
③清洗干净，并充分湿润，在浇捣混凝土前刷界面处理剂。
(3)植筋
① 按设计要求，对被托换桩的大梁位置进行放样，画出植筋孔位置。
② 用混凝土取芯机钻孔，孔径50，植筋用Ø32螺纹钢，单根长80 cm，植入深度不小于20 cm。
③ 钻孔必须跳钻，并且钻好一面的钢筋孔，然后再钻第二面的孔。如此循环，直至植完所有钢筋。
④ 钻孔深度必须不小于250 mm。
⑤植筋前必须将孔内灰尘用高压风吹干净，然后用环氧水清洗孔壁。
⑥植筋材料采用环氧乳液胶泥，环氧乳液胶泥必须严格按配合比现场配制，其配比为：环氧乳液：聚酰胺：水泥=4：1：(8～12)；其性能指标为：粘结强度≧3．5 MPa，抗拉强度≧40 MPa，抗折强度≧7．0MPa。
⑦钻孔清洗干净后，然后将环氧乳液胶泥搓成长条塞入孔内，要求孔内尽量填满环氧乳液胶泥，最后插入钢筋至孔底，同时压紧压实环氧胶泥，并做好保护，24 h后可浇筑混凝土。
⑧在浇筑混凝土前对新旧混凝土面涂刷环氧乳液水泥浆界面处理剂。
(4)托换梁混凝土施工注意事项托换梁采用C30商品混凝土。混凝土浇筑完后，应在5～6 h内覆盖塑料薄膜和浸水麻袋2～3层，用来保温及阻隔蒸发水的散发引致表面的急剧降温，以达到内外温差不大于25℃的要求。混凝土内部的降温控制在每天1．5～2．0℃之间，待测得内外温度接近时再揭开覆盖层浇水养护。养护时间不少于7昼夜。做好托换梁的水化热监测：在整个转换梁系每隔5m左右设置一个水化热监测孔，内以清水作导热介质，派专人用玻璃温度计测温，每隔4h测一次，连续9 d，并详细做好记录。
3．2 顶升与截桩
3．2．1 临时立柱与千斤顶安装
(1)临时立柱采用Ø600钢管，顶升装置采用l0个5000 kN级的机械自锁千斤顶。
(2)千斤顶在临时立柱上按施工设计图对称布置。
(3)千斤顶高度不足时，可采用钢板垫块弥补，要求钢垫块确保足够的强度和刚度，承受荷载时的稳定性。
3．2．2 预顶
预顶是通过临时立柱与托换梁间施加顶力，抵消托换桩的变形和大梁的挠度，检验托换体系的承载能力，并且通过千斤顶进行微调，确保托换的成功。因此，预顶是托换工程最为关键的环节，不得有丝毫闪失。要求在施工中做到准备充分，操作细微，监控严密，措施安全可靠。
(1)预顶前的准备工作
①千斤顶在安装前必须进行标定和调试，确认合格后才能安装。
②建立全方位的位移、沉降、应变监测系统，并保证其数据的准确性。
③确定各托换柱的轴力和各托换立柱施顶荷载分级次数和施顶时间。
(2)施加顶力的实施程序(图2)
预顶采取分级进行，千斤顶的合力等于预计荷载真实值，作为顶升控制标准。
(3)预顶施工措施
①采用机械自锁千斤顶，它具有随时无级调节立柱与托换梁之间在顶压施工中所产生间隙的功能。
②单柱2只千斤顶采取压力同步与自锁措施。
③通过严密的监控系统，与监控系统分析信息的反馈来控制油泵的工作系统，达到托换梁两端的顶压平衡，消除或减少托换梁在顶升过程中所产生的纵向位移。
④确定各桩位的轴力后再确定每个千斤顶允许顶升压力，在每级顶升操作中严格控制油泵的工作流量和压力。
⑤ 在每级顶升过程中，通过对上一级出现的差值在下一级进行调整的办法，让每一级顶升都控制在差值范围内，防止差值累计超过规定范围。
⑥顶升过程中，连续记录监测数据和加载记录。
⑦完成预加顶力，即完成力的转换和桩的沉降变形，调整机械自锁予以锁定。
3．3 截桩与拆除千斤顶
在套拱混凝土达到100％ 的强度后，开始切断被托换的桩，切桩采用人工结合风镐截除，由外及内层层剥离的施工方法，具体要求如下所述。
(1)在托换梁养护期达到要求后，切断所有旧桩。
(2)切桩前需对切桩位沉降及套拱新旧混凝土界面滑移做好观察，在切桩过程中实行不问断监测，做到信息化施工。切桩的桩位要分批，切桩必须按设计要求间隔有序地进行。
(3)切桩时先用镐沿桩周边凿出一条深10 cm，高20 cm的断口，在此过程中桩钢筋不断开。
(4)千斤顶逐级减压，同时观察各个观测点的位移变化情况，尤其注意观察新旧混凝土界面滑移观测点是否有异常，稳定后，拆除千斤顶，最后断开钢筋。
