盾構隧道樁基托換施工技術在地鐵施工的應用

摘要：在進行城市地鐵工程建設時，隧道周邊建筑物的安全和質量是工程建設者需要重點關注的因素，工程建設者應根據建筑的類型及結構特征科學合理地選擇施工技術。樁基托換技術是盾構隧道施工中常見的預防地基、建筑物沉降專項技術，應用范圍廣泛。著重分析了盾構隧道樁基托換的主要施工技術，并圍繞盾構隧道樁基托換技術在地鐵施工的應用展開探討，以為地鐵施工技術與安全性的提升提供借鑒。

關鍵詞：盾構隧道;樁基托換;關鍵技術;地鐵施工

0" "引言

城市地鐵盾構隧道路線經過既有建筑下方樁基時，正確處理隧道與既有建筑的關系是隧道安全施工的關鍵，采用樁基托換技術配合相應加固技術，進行地面建筑物加固及隧道沉降預防，可保證既有建筑及和隧道施工的安全[1]。本文著重分析了盾構隧道樁基托換的主要施工技術，并圍繞盾構隧道樁基托換技術在地鐵施工的應用展開探討，以為地鐵施工技術與安全性的提升提供借鑒。

1" "盾構隧道樁基托換施工技術特點與分類

1.1" "施工特點

盾構隧道樁基托換技術是利用托換的樁基將原有建筑物樁基進行處理，使原有樁基承擔載荷轉移至托換樁梁，并傳導至托換樁基，從而完成原有樁基的加固或盾構隧道的進一步施工改造[2]。它通過對既有建筑下方基礎延展，進而為隧道基坑擋土墻提供受力支撐，以承載建筑基礎壓力。

盾構隧道樁基托換技術應用實施過程難度大、復雜性高，實施時應保證建筑物力學結構保持原本狀態。通常樁基托換施工周期長，在完成具備結構托換完成后，方可進行其他區域結構的托換，以保證工程實施的安全性[3]。圖1為盾構隧道與既有建筑樁基示意圖。

1.2" "技術分類

1.2.1" "樁基主動托換方式

該方式的實現原理是在原有建筑樁基改造前，將載荷轉移至托換樁基，在相應區域完成托換實施后，將隧道上方的變形或受力進行調整。樁基主動托換方式可將隧道上方建筑的質量完全移至托管樁基的承重梁，利用預加載手段并借助托換樁基及新樁基的相互作用，及時調控承重結構變形問題。應用樁基主動托換方式可主動控制工程結構形變，對既有建筑載荷具有良好的控制力，對于長期形變的調控效果明顯。

1.2.2" "樁基被動托換方式

該方式的實現原理是在原有建筑樁基改造過程中，將載荷轉移至托換樁基，托換施工結束后對隧道上方的形變控制能力較弱。樁基被動托換方式主要應用于隧道沉降控制，可針對載荷較小的盾構隧道樁基托換，以保證建筑結構的穩定。相較樁基主動托換方式，樁基被動托換方式安全穩定性稍差。

2" "盾構隧道樁基托換施工技術應用

2.1" "樹根樁基托換技術應用

該技術主要采用澆灌鋼筋混凝土的小直徑土樁，在建筑物邊緣墻體進行等距離打孔，根據設計方案鉆出規定位置、角度和數量的傾斜孔洞和豎直孔洞，在孔洞中插入鋼筋，并用混凝土澆筑定型形成設計尺寸的樁。隨著成樁數量的增加形成連樁墻結構，從而達到樁基連同托換樁墻共同承載的目的[4]。圖2為樹根樁基托換技術示意圖。

隧道基坑挖掘的同時，要對樁基的一邊進行挖掘，并根據挖掘的坑深進行混凝土噴注，使得樁基之間形成相互連接，連接成墻，并完成錨固操作。樹根樁基托換技術所用設備體積小，對施工場地空間基本沒有要求。設備施工過程可操作性強、振動小，避免了對既有建筑墻體及地基安全性的破壞，針對復雜的已損害的載荷地基進行修復施工優勢明顯。樹根樁基托換的優勢是實施基托換后，能有效控制沉降，可將沉降范圍控制在2mm以下，對不同地質類型及不同隧道樁基高度都具有較好的應用性。

2.2" "洞內樁基托換技術應用

洞內樁基托換技術因具有每樁負荷承載能力強，實施托換后產生噪聲和振動小等優勢，被廣泛應用于樁基托換工程。該技術實施簡便，適應性高，工序相對少，對施工地質的防水標準要求高，通常在防水性較好的地質區域進行實施，可適用于較大承重需求的樁基托換。圖3為洞內樁基托換施工圖。

針對地鐵隧道穿越橋梁施工等特殊的施工環境，若難以找到合適的樁承載，不能為樁基提供必需的基礎，可利用洞內樁基托換技術實現。該技術主要利用隧道內的固有結構承載托換樁的載荷，利用隧道拖拱結構形成托換樁基地基，從而加固樁基的結構，增加負載能力[5]。

植筋樁采用一剝一斷的方式，增加托換樁基區域斷面，利用原有格柵向樁中支護植筋，剝開混凝土表面，利用襯砌混凝土承載托換樁基承重。拖拱強度達標后，再進行下一層相同工序操作，從而完成將原有樁基載荷向隧道支撐結構轉換的目的。隧道施工主體的樁基托換載重能力，決定拖拱與支護的層數。洞內樁基托換技術投入費用較低，但其主要依托隧道框架結構作為承載基礎，所以相應托換樁基承重能力會受到一定限制。

2.3" "斜向鉆孔樁基托換技術應用

該技術可避免被脫離的頂后樁基發生反彈，可對既有建筑后期的沉降實現有效控制，適用于對盾構隧道上方建筑物有嚴格沉降標準要求的施工主體。如果地鐵工程基坑、隧道與既有建筑距離較近時，既有建筑下方會有一段距離的隧道。此時在保證原有建筑安全穩定的前提下，可在隧道內部構建一個向里斜向的基坑支護墻，此即為斜向鉆孔樁基托換技術的應用。

該技術引用分階段分層級的挖掘施工，對每層深度有嚴格要求。應科學使用錨固和支撐技術，每層完工后進行相應的錨固和支撐操作，以保證設計預應力需求。斜向樁的質量與地質狀況關系到起、落套管施工操作，因此在操作前應對地質情況做到清晰勘察，并保證斜向樁的施工質量。通常單排斜向樁最大孔深應低于30m，交叉樁最大孔深應低于25m。

3" "結語

綜上所述，城市地鐵盾構隧道施工時，工程建設者應根據建筑的類型及結構特征選擇合理施工技術。樁基托換技術是盾構隧道施工中常見的預防地基、建筑物沉降專項技術，應用范圍廣泛。利用樁基托換技術配合相應加固技術，可以達到地面建筑物加固及隧道沉降預防的目的，確保證既有建筑物的安全，并可提高整體施工的經濟性。

參考文獻

[1] 吳文亮，王建軍，孫凡皓，等.二次托換技術在福州地鐵紫五區間樁基托換中的應用[J].隧道建設（中英文），2018，38（7）：1220-1227.

[2] 許越.地鐵盾構下穿橋梁樁基安全性分析[J].廣東交通職業技術學院學報，2018，17（1）：23-28.

[3] 王博，張保圓.地鐵施工中既有橋梁的樁基托換技術[J].鐵道建筑，2016.22（4）：47-48.

[4] 楊光，趙肖春，羅宏鋼，等.地鐵盾構隧道穿越樁基群樁基托換施工技術[J].中國標準化，2018（14）：120-121.

[5] 唐新權.地鐵區間隧道下穿橋梁大軸力樁基托換設計與施工[J].鐵道標準設計，2016，60（1）：87-91.