中铁十五局集团城市轨道交通工程有限公司
摘要：随着城市地下交通快速发展，地铁、隧道等地下构筑物下穿城市既有桥梁的情况常有发生。成都地铁6号线某些区间段存在连续多跨桩基托换施工，为了不影响桥面交通的正常运行，盾构下穿桩基要非常严格地确保施工安全与控制既有构建筑物的变形。因此本文以该桥梁桩基托换地铁工程为例，介绍桥梁桩基托换，并对地铁施工技术进行探讨。
关键词：桥桩基托换；地铁工程；施工技术
引言
托换技术起源于旧建筑基础加固。直到20世纪30年代，美国纽约地下铁路建设，托换技术在既有桥梁桩基托换工程中得到推广应用；二战后，德国对许多城市进行重建，积攒了丰富工程经验。近年来，我国城市地下交通快速发展，地铁和隧道等地下构筑物与既有桥梁或建筑物桩基位置交错、重叠，下穿城市既有桥梁的情况常有发生，桩基托换技术成为解决这一矛盾的有效手段。
1工程概况
1.1既有桥概况
锦华路口跨线桥分左右两幅，每幅宽度12.75m，双向6车道，穿越部份zx-p64~zx-p67为26m+47.5m+26m的三跨连续钢箱梁，桩基为直径1.5m/1.8m钻孔桩，桩长22m/25m。锦华路CC匝道桥为单幅，单幅宽度6.75m，单向2车道，整个桥面由钢箱连续梁（29.4m+40m+30m）、预应力砼连续梁（25m+25m+25m）、预制小箱梁（30m+30m）组成，桩基为?1500钻孔桩，桩长约16.2m~18.6m。
1.2区间概况
东~三区间在YDK38+126~YDK38+178?ZDK38+110~ZDK38+354段穿越二环跨线桥及CC匝道桥，区间平面半径380m，拱顶覆土10.5~16.7m。主要侧穿跨线桥zx-p66、zx-p67桥墩桩基，最小水平距离约1.35m.左线穿越匝道桥cc2~cc9承台桩基，其中CC8承台的两根桩基与区间冲突，其余桩基距离为1.1m~9m不等。
2托换设计概况
2.1托换原理
桩基托换工程采取被动托换方式，即桥梁上部荷载通过既有承台及被托换桩预留部位传导至新筑承台上，再转移至新建桩基上，使原有桩基不再承受上部荷载，从而达到桥梁下部结构变换。托换后不采用千斤顶补充沉降量，直接凿除既有桩基。托换桩采用C35旋挖灌注桩，直径为1500mm，桩长21.5m，桩底标高468.72m，相比既有桩加深5.4m，桩底端持力层为中风化泥岩，设计为摩擦端承桩。托换梁采用钢筋混凝土结构，混凝土等级C40、P8防水。所有钢筋选用HPB300、HRB400级钢筋。
2.2托换梁和被托换桩的连接
二者之间的抗剪设计主要是通过托换梁和被托换桩之间的咬合、界面处理和植筋来实现，即在托换梁梁高范围内，把原桩表面凿毛，深度宜为20mm左右，并刷界面剂进行界面处理；沿被托换桩周围植筋，钢筋和桩之间的缝隙用锚固胶填充，保证连接后既有桩与托换梁共同工作。
3桥桩基托换地铁工程施工技术及方案分析
3.1桥梁检测
桩基托换工程施工前，应委托有资质的第三方单位，对桥梁进行鉴定，并与道桥管理处进行对接，征得桥梁权属单位同意后，方可进行施工。施工过程中加强桥梁检测并保留相应证据。
本工程拟选择四川西交慧桥科技有限公司进行桥梁鉴定和施工阶段桥梁监测。监测拟采用“桥梁智能检测系统”，该系统集合数据在线采集、自动传输、智能化分析、判断、预警等功能，可实现数字化监控管理。具体检测措施详见5.7小节。
3.2交通疏解
本桩基托换工程工程施工区域处于锦华路CC匝道桥下，而该区域为交通要道，车流量大，行人多。施工前场地四周安装成都地铁统一制式围挡，围蔽施工。围挡外占用西侧锦江万达广场及东侧文化广场部份地块，形成双向四车道交通疏解。
在桥梁截桩、凿桩期间对匝道桥采取临时限行、禁行措施。车辆限行5t，限速15km/h。
为减小在施工期间对该区域的交通影响，混凝土浇筑、吊装作业、渣土外运等施工尽量安排在夜间进行。
3.3托换桩施工
2根?1500托换桩，采用旋挖机钻孔施工。施工选在夜间进行，确保交通安全。施工前先对周边道路进行交通管制，设立警示锥桶，确保旋挖机能够正常进入场地内。施工前，对场地进行混凝土硬化，确保地面承载力满足旋挖机、汽车吊、混凝土罐车等大型设备的安全行驶要求。
场地内设置临时护壁泥浆池和渣土池，护壁泥浆池采用钢箱，渣土池采用沙袋临时堆码围堰。施工过程中可用装载机及渣土车进行渣土倒运，保证围挡内场地宽敞，以满足施工需要。
旋挖机钻孔成孔后，及时进行孔位、孔深检查，并报监理验收。
验孔后进行钢筋笼吊装。钢筋笼采用简易拖车进行临时倒运，钢筋笼长度22m，单根重量3.5t。现场采用25t汽车吊进行吊装，吊车站位安全，吊装作业需满足起重吊装相关要求。钢筋笼就位后，进行钢筋笼保护层70mm验收，合格后进行钢筋笼焊接固定。钢筋笼在下方前，应根据图纸绑扎好3根?50超声波检查管。
3.4降水井施工
依据本场地水文地质条件及挖孔桩开挖深度，结合本成都砂卵石地层中人工挖孔桩施工降水经验，拟在施工场地内布置2口降水井，其中一口作为水位观测井。降水井井身结构设计参数如下：
降水井深度：20
降水井孔径：Ф600mm
滤水管管径：Ф300mm（预制砼管）
滤料：3～7mm（细砾石）
降水井的布置是保证降水效果的重要环节，设置降水井2口，其中1口作为观察井，根据抽水水量及水位变化情况，若水量较大时2口降水井可同时进行抽排降水。综合现场条件及桥梁限制等因数，降水井位置布置如下图1所示。
图1 降水井位置布置平面图
3.5基坑施工
桩基托换工程临时基坑深约5m，基底长16.25m，宽5.5m，基坑安全等级为一级，按1：0.5的坡率放坡开挖，支护形式为土钉墙，面层φ8@150×150mm钢筋网并喷150mm厚C20混凝土+竖向设4道土钉。土钉为钢花管φ48、t=3.5mm，倾角为15°，竖向间距为1.2m，水平间距1.2m，梅花型布置，长度7m。孔内注水灰比为0.40～0.45的水泥砂浆。
基坑开挖顶部设置宽度1m的平台，平台内侧设置截水沟，基坑底部四周地表设置300*300mm截水沟，拐角处设置600*600mm集水井1个，集中抽排水。基坑底为200mm的素混凝土垫层。
3.6截桩施工
在完成观测变形稳定后，托换梁强度达到设计值后，开始截断原桩。截桩在横向通道施工完成后进行，采用人工截除，由外及内层层剥离的施工方法。
截桩前需对原桩沉降及新旧混凝土界面滑移做好观察，在截桩过程中实行不间断观测，做到信息化施工。
图2 截桩步骤图示例图
截桩时应分批跳开进行，断桩位置在托换梁底约500mm至1000mm处，先用风镐沿桩周边凿出原桩箍筋，将箍筋拆除。再沿原桩截面的三个方向截断部分钢筋及破除混凝土（如图b、c、d所示），直到原桩的直径为200-250mm（如图e所示）。
在做好交通管制后（车辆禁行），用风镐继续破除原桩，每次破除的深度不超过100mm，由于操作需一定空间，高度可不断加高，但最终切口高度不超过500mm，直至把原桩混凝土全部凿除（如图f所示）。在没有切断钢筋的三处地方继续分别切断钢筋直到钢筋全部被截断（如图g所示）。
截桩时观察各个观测点的沉降变化情况，有异常情况需及时上报项目部及监理，进行研讨处置。
3.7水钻法凿桩施工
在桩基托换工程施工中，既有桩的凿除是最后一道也是最为关键的一道工序，传统的破桩工艺是采用人工挖孔利用风镐等工具进行破除，这种施工方式施工工序复杂、工期长、粉尘大且破坏旧桩周边土体稳定性，危险系数高。水钻取芯法，是目前很常见的工艺，运用于桩基托换工程的凿桩施工中，可有效缩短施工工期，减少粉尘，同时保持旧桩周边土体稳定，安全性较高。
3.8基坑回填，恢复交通
托换梁四周采用C20素混凝土回填，上部预留100m厚度，作为花坛绿化带和道路恢复层。C20素混凝土回填振捣密实。地面绿化及道路施工完成后，待监理、产权单位与成都桥梁局验收合格方可移交。
路面与道口恢复与施工围挡拆除后，将在新闻媒体进行宣传，告知该区域内的交通已经恢复正常。
4结语
综上所述，随着城市地铁建设的不断发展，地铁工程下穿城市原有建筑物是施工单位经常要遇到的情况，因此桥基础托换工程是地铁工程施工中必不可少的一部分。合理的施工技术和方案以及有效的施工管理能有效的保证最后的工程质量安全。成都地铁桥桩基托换工程的实施，为地铁工程下穿既有桥梁桩基托换施工提供了宝贵的实践经验。
参考文献：
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[2]谢婉丽，张林洪，阮莉.地基处理中的托换技术及应用[J].昆明理工大学学报，2001，26（2）：77.
[3]祝春生.明挖隧道下穿既有桥梁桩基托换施工技术[J].铁道建筑技术，2013（7）：79.
论文作者:鲍德志
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/23
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