地鐵施工中的樁基托換

摘要：隨著城市建設的蓬勃發展，城市地面交通越來越繁忙，為緩解地面交通壓力，修建便捷、快速的地下鐵道成為眾多城市交通的選擇。由于暗挖施工地下鐵道對地面交通影響較小，且隨著暗挖施工方法的成熟，暗挖法成為目前城市地下鐵道施工的主要施工方法，但不可避免的會穿越地面建筑物，這就需要對深入隧道內的基礎進行托換。因此，必須根據隧道和建筑物的具體情況，對建筑物采取必要、有效的加固或托換措施，從而保證隧道順利掘進和建筑物結構安全。采用樁基形式進行建筑物托換，能夠有效地解決地基基礎承載力不足或沉降失控問題。

關鍵詞：地鐵；樁基；應用

1樁基托換技術的概念及發展

1.1樁基托換的概念

采用新增加樁基礎，部分或者全部替換既有基礎，完全或者部分承擔上部荷載，樁基托換控制變形能力好，能將沉降控制在數毫米以內，是一種最常用的基礎托換方法。樁基托換常用于地鐵盾構區間隧道下穿多層建筑物的情況。

2樁基托換的分類

2.1 主動托換和被動托換

主動托換技術是指原樁在卸載之前，對新樁和托換體系施加荷載，以部分消除被托換體系長期變形的時空效應，將上部的荷載及變形運用頂升裝置進行動態調控。當托換建筑物的托換荷載大、變形控制要求嚴格時，需要通過主動變形調節來保證變形要求，即在被托換樁切除之前，對新樁和托換結構施加荷載，使被托換樁在上頂力的作用下，隨托換梁一起上升，從而使被托換的樁截斷后，上部建筑物荷載全部轉移到托換梁上，避免造成上部建筑物產生較大的沉降，同時通過預加載，可以消除部分新樁和托換結構的變形，使托換后樁和結構的變形可以控制在較小的范圍。因此，主動托換的變形控制具有主動性。

被動托換技術是指原樁在卸載的過程中，其上部結構荷載隨托換結構的變形被動地轉換到新樁，托換后對上部結構的變形無法進行調控。被動托換技術一般用于托換荷載較小的托換工程，相對可靠性較低。當托換建筑物托換荷載小、變形控制要求不甚嚴格時，依靠托換結構自身的截面剛度，可以在托換結構完成后，即將托換樁切除后，直接將上部荷載通過托換梁（板）傳遞到新樁，而不采取其它調節變形的措施。托換后樁和結構的變形不能再進行調節，上部建筑物的沉降由托換結構承受變形的能力控制，變形控制為被動適應。

2.2樁式托換和樁——梁托換

樁式托換的原理是通過新增承臺作為轉換結構，將上部荷載傳遞到托換樁上，其特點是托換樁有條件布置于隧道上方。適用條件：區間隧道施工對托換結構體系的影響較小，托換樁所處地層的承載力滿足，由于隧道施工引起的變形可控制在很小的范圍內。

樁-梁托換采用門架式布置，先將荷載傳遞到托換大梁上，再通過轉換梁將荷載傳遞到托換樁上。其特點是門架式托換結構橫跨隧道上方，地鐵隧道施工對托換結構的影響較小，但托換大梁的尺寸較大。

3樁基托換施工技術要點

3.1預頂、穩壓和頂升技術

預頂技術在當前的樁基托換中普遍應用，以消除樁的初始變形，穩壓封樁技術在靜壓樁托換中必須應用。對于變形控制特別嚴格的建筑物，則要采用頂升技術，頂升量一般 1 ～ 3mm。預頂、頂升一般采用分級加載和卸載，需要自鎖千斤頂和鋼管墊塊安全裝置。

3.2新舊界面連接技術

托換結構與原結構之間的連接，從柱齒槽 + 錨筋，到鑿毛 + 構造錨筋，前者用于大軸力，后者用于中小軸力的剪力傳遞。一般的多層建筑的托換軸力，采用后者即可，錨筋只是構造措施，新舊混凝土之間清洗并涂界面處理劑，梁采用補償收縮混凝土。

3.3斷樁與切樁方法

樁基托換完成后，一般要切斷原樁與新托換結構的聯系，通常采用預頂與切割依次進行，將荷載分步轉移到新的結構上。對侵入隧道的樁基，當隧道范圍內的樁身為素混凝土時，可采用盾構切削；當為鋼筋混凝土樁，鋼筋直徑 < 12mm 時可以切削，否則要采用人工鑿除。主要目的是切斷大直徑鋼筋或者鋼絞線，可根據地質情況，采用盾構開倉鑿除，也可采用人工小豎井鑿除，還可采用原樁鉆孔爆破振松混凝土的方法。

4.工程概況

朝安站～桂城站區間隧道總長1659.796m，均為地下線路，區間縱斷面呈V型，線路軌面埋深約為15.5～21.6m，區間線間距13m。本區間靠近桂城站有4棟建筑物對隧道施工影響較大，它們分別是大豆村委倉庫、南海計生委辦公大樓和南海第二建筑設計室職工宿舍，建筑物基礎形式為錘擊灌注樁，樁長17～20m，其房屋編號分別為151-1#、152-1#、152-2#和157-1#，其樁基均侵入隧道，其中157-1#房屋樁基整個貫穿隧道。根據沿線建筑物調查的基礎形式、房屋結構類型、房屋層高和地質狀況，對房屋的樁基的承載力和地層變形控制水平進行了細致研究分析，并根據分析結果，對4棟建筑物均采用樁梁托換，托換樁為鉆孔灌注樁，托換縱梁采用鋼筋混凝土梁。在隧道結構線外1m外主要設置為φ600、φ800鉆孔灌注樁（部分為φ1000）樁長、入巖深度。151-1#這棟建筑物的樁基礎對隧道的影響范圍的里程樁號為ZCK7+219.090～ZCK7+228.852，YCK7+225.781～YCK7+235.364，托換樁有34根。152-1#建筑物中托換樁有51根，該建筑物的樁基礎對隧道的影響范圍的里程樁號為ZCK7+312.275～ZCK7+325.207，YCK7+315.769～YCK7+356.372； 152-2#建筑物中托換鋼樁有9根，該建筑物的樁基礎對隧道的影響范圍的里程樁號為YCK7+356.372～YCK7+371.486； 157-1#建筑物中托換樁有37根，該建筑物的樁基礎對隧道的影響范圍的里程樁號為ZCK7+387.899～ZCK7+407.799，YCK7+404.146～YCK7+419.643。

5. 存在的問題及展望

5.1環境問題。地面托換施工造成的不便利、振動、噪聲，對居民的影響較大，也阻礙了托換施工的順利實施，今后應采用環保的托換技術，通過提升科技含量，減少施工期間的影響將是該技術的發展方向。

5.2運行問題。托換后，地鐵隧道與托換結構為近距離，運營期間列車振動影響效果的評價是今后應重點研究的問題。

5.3 立法問題。隨著地鐵線網的加密，托換的工程越來越多，宜在政府層面加強立法，對拆遷和托換施工的相關立法規定，既保障居民的合法權利，又能確保托換順利進行，使托換工程良性發展。

5.4經費問題。錨桿靜壓樁、樹根樁在地鐵工程應用較少，今后在淺基礎多層房屋的建議盡量采用，以節約工程造價。

6. 結語

為方便市民的出行和保證客流，客運專線以及城際鐵路車站大多設置在城區范圍內，鐵路與既有建筑、橋梁、管線的交叉問題不可避免，對既有橋梁等結構采用樁基托換處理，可解決鐵路與這些既有結構的干擾，減少或避免拆遷工作量，節約工程投資。可以預見，樁基托換技術在客運專線的鐵路建設中將得到越來越多的使用。

參考文獻

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