桩基托换技术在地铁车站下穿立交桥施工中的应用 王春凯

摘要：本文主要介绍了某城市轨道交通某车站的桥桩托换技术，属于桥桩主动托换，并对托换过程技术做了详细的阐述，为类似工程提供了一定的借鉴意义。 关键词：桩基托换；地铁车站；下穿；立交桥 1 概述

某地铁车站为某市城市轨道交通二号线一期工程车站，与轨道交通另外一条线及环线城际铁路换乘，采用站台宽度为13m的双岛四线站台，地下两层多跨箱型框架结构，明挖顺筑法施工。一互通立交桥横跨车站上方呈南北走向，在该处为互通立交，互通立交设计荷载标准 为公路—Ⅰ级，设计主桥行车速度主道80km/h，双向6车道。

其中互通立交桥横跨车站上方，中间墩承台距离主体结构墙距离分别约2.1m及2.3m，桥下净空约6.3m。根据现有地勘资料判别，中间墩桥桩桩尖持力层主要为强风化岩，不满足原设计要求，判别为摩擦端承桩。设计要求立交桥桩基水平位移控制在10mm内，沉降差控制在5mm内，由于立交桥目前处于运营行车状态，施工难度较大。 2 施工技术

施工采用桥桩托换方式，首先对中间墩设置临时顶升应急系统布置，保证原墩安全的前提下，进行加强（托换）钻孔灌注桩施工，继而新建高桩承台，最终完成加强桩的主动加强，完成托换。

桩基托换部位主要施工步骤为：临时支架系统及顶升系统布置→加强（托换）桩施工（钻孔灌注桩）→施工新建高桩承台→顶升完成加强桩的主动加强（托换）→撤销应急顶升系统→主体基坑对称开挖（随开挖施工支撑及横系板）→开挖至基坑底→车站主体施工→回填覆土→桥梁支座检查、复位。 2.1临时顶升应急系统施工

为保证施工期间海口立交桥稳定和安全，在中间墩柱两侧平行于承台施做条形基础及临时支架系统。条形基础施工时预埋长螺栓，螺栓与承台钢筋焊接固定，避免浇筑混凝土时出现松动。临时托换钢管撑顶设置成托梁结构形式，托梁上设置由3排贝雷架组成的横梁。贝雷架上对应腹板处设置工字钢梁，工字钢梁上设置千斤顶及临时支撑垫，千斤顶位于中间，临时支撑垫沿纵向方向分别设置在千斤顶两侧。

图1 临时支架布置图 2.2托换桩施工

临时支架及顶升系统建立并检测可靠后，进行加强桩和承台施工。为减少对原桥结构的影响，加强桩采用冲击钻跳孔施工。对中间桥桩进行高桩承台主动加强的方案，即在每个原承台周围新增六根加强桩，加强桩采用嵌岩桩设计，以新增加强桩及原桩基为基础新建高桩承台，新建高桩承台包裹原承台形成一个整体。加强桩采用C35钻孔灌注桩，直径均为1500mm，桩长为30.85m，其中17.355m位于底板以下。车站底板位于强风化砂岩、泥质砂岩<7-2>地层，加强桩底均位于中风化砂岩、泥质砂岩 <8-2>地层。

加强桩施工完成破除桩头后，将混凝土面打磨平整，然后对桩基进行检测。检测完成后在加强桩中心安装预压钢支撑，钢支撑周边植筋φ28的7字钢筋，植筋深度为35cm，桩面预留15cm，植筋桩面部分与钢支撑边角焊接，将钢支撑固

定在加强桩上，钢支撑在承台施工时可以作为承台的支架，在加强桩反压的时候作为支撑件，并预埋在加强桩里。 2.3预压系统安装

在加强桩中心安装预压钢支撑，并将钢支撑固定在加强桩上，钢支撑在承台施工时可以作为承台的支架，在加强桩反压的时候作为支撑件，并预埋在加强桩里。

在每根桩预顶与承台间布置2台带自锁装置的DYG150-160液压千斤顶。千斤顶高度不足时，可采用钢板垫块垫高，要求钢垫块确保足够的强度和刚度及平整度，承受荷载时有足够的稳定性。预压千斤顶布置在钢支撑的两侧，预压千斤顶与承台及加强桩桩面接触处设置400*400*20mm的钢板，预压千斤顶与承台间的空隙采用小号钢支撑进行支垫，确保钢支撑稳定牢靠。

2.4新建承台施工

加强桩施工完成后，需先对原有桩基进行检测并开挖，然后对原桥台及桩柱进行凿毛处理后施工承台。桩基加强基坑深约4.1m，基坑保护等为级二级，采用放坡开挖

以新增加强桩及原桩基为基础新建高桩承台，新建高桩承台包裹原承台形成一个整体。新建高桩承台与既有承台之间采用界面处理剂及植筋的方式进行连接。在原桩上进行放样划线，定出凿毛位置，将原桩混凝土表面凿成凹凸不平状，深度为10～20mm。凿毛后用水清洗干净，在承台砼浇筑前四小时内刷一层环氧树脂乳液水泥浆作界面处理，以增强承台体与原桩之间的接合及握裹效果。植筋工艺流程见图4。

图4 植筋工艺流程图

承台施工在每根加强桩对应的位置预埋2根钢管，确保预埋钢管在浇筑承台混凝土时不被堵塞，用以后期浇捣加强桩与承台填充的微膨胀混凝土。

图5 加强桩与承台间结构件布置图 2.5顶升施工

通过在托换桩与承台间施加顶力，消除托换桩变形对托换体系的不利影响，检验托换体系的承载能力。当托换桩、承台或托换承台的混凝土强度达到100％后，进行预顶。过程采取“等变形、等荷载”的分级加载原则，将设计最大顶升力不等分成10级逐步施加顶升力，等结构稳定后加次级荷载，最后一级加载后持续12小时以上。千斤顶逐级加载至20%的设计预顶力和位移值，通过钢管垫块应力测试、承台上应力测试及位移变化侧试，与理论计算值对照双控，使原桩的荷载逐步转移到承台及新托换桩上，并实现对新桩和承台的预压。随后，用被托换桩位移、承台的截面应力测试值分析结果，指导千斤顶逐级顶升。6只千斤顶压力同步及自锁措施：根据液压互给原理，采用油路系统中6只千斤顶的液压达到平衡，使承台在顶升中避免可减少扭矩力的作用导致的侧向位移，为达到此目的，需设立油路加压站，集中供油，保证千斤顶顶力平衡。

在顶升过程，连续记录监测数据和加载记录，通过严密的监控系统，分析反馈的信息，根据信息控制油泵的工作系统，来达到承台两端的顶压平衡，消除或

减少承台在顶升过程中所产生的纵向位移。 2.6灌注微膨胀混凝土

完成力的转换后，将钢管垫块安全装置安装好并打紧钢楔块锁定。对承台、新桩连接体的模板采用木质定型弧形模板，外加钢箍固定，在模板上部预留约4 个20cm 见方的孔洞用于混凝土浇筑观察及振捣，利用承台中预留的2根φ168mm钢管孔道浇捣微膨胀混凝土，直至浇满并振捣密实。

在连接体混凝土养护14d 后，在连接体上部周围打V型槽埋注浆咀，注入改性环氧树脂。 2.6基坑开挖

加强桩受力转换完成且混凝土均达到设计强度后撤销应急顶升系统，继而进行地铁基坑的开挖作业。该区域开挖采取平衡开挖的方式，减少土体对加强桩及原桩的水平力。在开挖过程中，分层开挖，开挖至加强桩系板位置（中板位置-5.685m处）时，立即做好系板的施工，待达到强度后方可往下进行开挖。 3 结束语

目前此车站桥桩托换工程已经完成，数据显示各项施工监测数据均在控制值内。可见，采用桩基托换技术能有效解决城市轨道交通车站施工中遇到的桥梁影响，可以为类似工程提供参考和借鉴。 参考文献：

[1]郭高杰 桥梁桩基托换施工技术探讨《福建建设科技》，深圳市地铁集团有限公司，2014

[2]徐前卫等 地铁盾构隧道穿越桥梁下方群桩基础的托换与除桩技术研究[J]岩土工程学报，2012