淺談地鐵工程中的樁基托換施工技術

布占江，郗長蘭

（中鐵三局集團有限公司，山西 太原 030001）

1 引言

廣州至佛山城際快速軌道交通工程是全國第一條城際地鐵，連接廣州和佛山城區。廣佛城際軌道【桂城站】-【朝安站】為盾構區間，隧道總長1 659.796m，區間縱斷面呈V型，在本區間靠近桂城站有4棟建筑物共167根基樁侵入地鐵隧道，需要進行樁基托換處理。地鐵隧道周邊有密集民房和商業區，施工條件復雜，需進行樁基托換的建筑物參數，見表1。

表1 需進行樁基托換建筑物參數

本區域內地質條件復雜，由上而下為人工填土層、海陸交互相沉積層、陸相沉積砂層、殘積土層、強風化層、中風化層及微風化層。海陸交互相沉積層地下水豐富，會產生地震液化現象，而且地層起伏較大。

2 施工準備

2.1 環境調查

大豆村倉庫位于佛山涌西側，5層框架結構，其中東向的二層直接佛山涌河堤，河堤高程在10m左右，堤下地勢較為平坦，高程約為7.4m。其他3棟建筑物沿佛山涌東側布置，分別屬南海計生委和南海第二建筑設計室，周邊有密集的民房和商業區，地勢較為平坦。

施工范圍內有給水管、排水管、排污管、煤氣管道、電氣線路、電氣開關、電器設施、排污井、電纜溝井、化糞池等，施工前需要進行充分調查，確定各種管線的位置、埋深，并制定遷改或保護措施。

對進行樁基托換的建筑物和周邊建筑設施，會同有關部門進行詳細實地調查，全面掌握其沉降、裂縫、傾斜等情況，并拍照和做好記錄。

2.2 施工機械和人員準備

由于施工場地狹小且在室內施工，施工機械要選擇占地小、施工效率高的設備，或根據施工實際情況對機械設備進行改裝以適應作業環境，施工作業人員要選擇專業性人員，持證上崗。根據施工階段和進度要求，分批組織設備和人員進場施工。

3 樁基托換方案選擇

為確保建筑物安全，結合建筑物結構實際情況和工程地質水文情況，設計采用鉆孔樁+托換梁的方式對侵入地鐵隧道的基樁進行托換。梁式托換示意圖，見圖1。

圖1 梁式托換示意圖

4 樁基托換施工

在場地狹小范圍內及室內施工，施工難度相當大，必須確保鉆孔樁施工進度，縮短施工時間。

4.1 樁基托換鉆孔樁施工

鉆孔樁施工工藝成熟，但在樁基托換施工時受場地和房屋凈空限制，按常規施工機械和方法已無法滿足要求，需要進行設備和施工方法上的改進。

托換鉆孔樁有直徑φ800mm和φ1 000mm兩種類型，樁長20m左右，屬于端承樁，房屋首層凈空高只有3m，有的托換樁處于原房屋兩個承臺之間，間距只有4m左右，采用普通鉆機無法滿足施工需要，必須對鉆機進行必要的改造。經過研究決定采用XY-100型鉆機，對鉆機鉆桿和鉆頭進行了改裝，但是這種鉆機在中風化的巖層中無法鉆進，又通過改裝的小型沖孔鉆機，采用套打的方式施工，即先采用XY-100型鉆機鉆進至無法鉆進，然后改用小型沖孔鉆機鉆進，大大加快了鉆孔樁施工速度，減少了對建筑物的影響。

4.2 基坑支護、開挖

4.2.1 基坑支護

基坑開挖深度較大，最大深度達4.85m，且地下水豐富，為保證基坑和房屋安全，該公司采用鋼板樁+旋噴樁進行支護，進行放坡分段分層開挖，同時在房屋周圍進行監控點布置，邊坡插打花管進行注漿。基坑支護示意圖，見圖2。

圖2 基坑支護示意圖

4.2.2 基坑開挖

基坑開挖分段分層進行，采用人工配合小型挖掘機開挖，人工斗車倒運開挖土方。離設計標高200mm處土層采取人工開挖，每次開挖深度不能超過1.5m，做好邊坡支護后方能進行下一層開挖。

挖土期間，沿坑底四周布置排水溝及集水井，以便雨天遇有基坑積水時抽水。挖土時做好預留注漿管的保護工作，并且自挖土開始就要加強對建筑物、地面的沉降等的監測工作。

4.3 新舊砼界面處理

為保證新的結構和原有結構共同作用以實現受力體系的轉換，需要對新舊界面進行處理。

界面處理時將舊砼表面鑿毛，深度宜為10mm～20mm左右，對柱鑿毛不宜超過10mm。鑿毛后用水清洗干凈，在新結構混凝土澆搗前4 h涂刷界面處理劑。

在梁與原樁咬合部分加焊鋼筒形成整體，梁與承臺接觸部位在澆筑混凝土前要預埋好注漿管以便在混凝土澆注完成后進行補充注漿。

圖3 梁與原樁用鋼筒連接

4.4 托換梁施工

托換梁是樁基托換施工中最關鍵的結構，必須確保其施工質量。托換梁施工工藝流程，見圖4。

圖4 托換梁施工工藝流程圖

托換梁鋼筋加工、安裝必須滿足設計及施工規范要求，按規定檢驗合格后進入下道工序施工。

托換梁混凝土采用商品防水混凝土泵送澆注，使用插入式振搗器分層振搗，控制振搗質量，振搗以混凝土表面出現浮漿并不再沉落為止，振搗時盡量避免碰撞鋼筋，對結構拐角及鋼筋密集處要加強振搗。混凝土澆注要連續進行，中間不得停歇，混凝土澆注完成后覆蓋麻袋灑水養護，保持混凝土表面濕潤。

在整個轉換梁系每隔5m左右設置一個水化熱監測孔，孔內以清水作導熱介質，派專人進行水化熱監測，確保結構不產生水化熱裂縫，保證結構混凝土質量。

5 樁基托換施工監測

樁基托換是技術性、風險性很高的工作，同時也是依賴信息化程度很高的工作。施工監測內容包含：建筑物的沉降、傾斜及裂縫觀測；地面沉降及裂縫觀測；地下水位觀測。

5.1 監測點布置

（1）沉降監測點：①與托換梁板相交既有柱及與這些被托換柱相鄰軸號上的既有柱；②被托換建筑天面四角及天面四邊靠近中點位置；③新施工的托換梁板頂面；④新施工的托換梁板近邊緣處及與既有樁相交處；⑤地面沉降觀測點。

（2）裂縫監測點：①托換建筑物既有裂縫及托換過程中出現的裂縫處；②其他與托換體系相連的結構構件裂縫處。

（3）建筑物傾斜監測：①建筑物縱軸向監測傾斜度；②建筑物橫軸向監測傾斜度。

5.2 監測頻率

（1）托換完畢兩個星期內，要進行監測工作。此時僅監測被托換柱的沉降，第一周監測頻率為1次/d，第二周為1次/2d，及時反饋監測數據。

（2）從盾構機到達建筑物下部開始，到盾構機通過建筑物兩個星期內，需對地表沉降及建筑物傾斜、不均勻沉降、裂縫開展情況進行監測。盾構機通過時每天監測兩次，其他時間每兩天監測一次，及時反饋監測數據。

5.3 監測值控制要求

地表下沉允許值為10mm；房屋不均勻沉降允許值為0.002 L（L為框架梁跨長）；房屋傾斜不允許大于0.004。

5.4 監測報告

在工程施工過程中，應及時對監測數據進行整理和分析，將監測結果反饋給有關各方。待監測結束后，整理形成完整的監測報告存檔備查。

經對監測數據進行分析，樁基托換施工后，各托換建筑物的最大沉降量在4mm～6.68mm之間，盾構掘進過程及掘進后最大沉降量在6.23mm～10mm之間，均未超出允許值。

6 結論

樁基托換施工技術作為一種新的施工方法，對于解決城市地鐵施工與建筑物拆遷的矛盾提供了一種全新的方式。同時，樁基托換施工技術在廣佛城際地鐵中的成功實踐，也為這一技術在今后的推廣及應用中，提供了成功范例。