郭 辉

(中铁隧道集团有限公司技术中心，河南洛阳 471009)

0 引言

随着地铁的大量修建及城市化的快速发展，越来越多的地铁隧道需要下穿城市建筑物并进行桩基托换［1］。国内城市采用过桩基托换技术的相关经验有:李国雄等［2］结合广州地铁一号线的楼房桩基托换工程，分析了影响桩基托换方案的因素，探讨了几种可能的桩基托换方案和拖换结构型式，提出了一种合理可行的桩基托换技术方案;秦质朴等［3］结合北京地铁4号线动物园—白石桥区间隧道下穿长河白石桥桩基，通过理论计算结果及经验类比确定设计原则、预加力控制原则及施工要点，形成一套计算—设计—施工的有效方法。但是上述经验并不完全适合深圳的高水位滨海地区特殊地质条件，因此需要探索一套适合深圳地质条件的桩基托换技术，特别是在深圳地铁三期工程的开工前夕做好相关工作，确保三期工程能够安全顺利施工。本文就桩基托换施工流程及施工工艺进行介绍。

1 工程概况

深圳地铁5号线百—布区间为双向隧道，隧道从布吉鸿名电业厂下穿越，穿越范围为1 200 m2左右，需对该楼房进行桩基托换［4］。

该楼房始建于上个世纪80年代末，为5层的框架结构体系厂房，柱距7.5 m×8.0 m，基础采用群桩承台、φ480沉管灌注桩，基础承台多为6桩或8桩承台，需要托换的原桩基共48根，需要托换的上部结构柱有19根，每根柱的荷载标准值约为500 kN。隧道拱顶距地表平均大约为8.0 m，斜穿过该楼，穿越宽度约为30 m。桩基托换与隧道位置关系如图1所示。

2 施工流程

见图2。

3 桩基托换

3.1 托换桩施工工艺

托换桩采用人工挖孔桩，φ 1200 mm 13根、φ 1 500 mm 9根，桩长20 m。桩端支承层为中风化岩，且超过隧道底≥4 m，桩端土承载力值为5 MPa。

1)工艺流程。

见图3。

2)挖孔施工。开孔前，桩位应定位放样准确，当第1节桩孔挖好安装护壁模板时，必须用桩心点来校正模板位置，并在第1节混凝土护壁上设计十字控制点;施工时采用分级挖土，每节高度应视土壁保持直立状态的能力及对既有建筑物桩的影响确定，一般为1.0 m。终孔时应清除护壁污泥，孔底的残渣、浮土、杂物和积水，检验合格后，应迅速安装钢筋笼、灌注桩身混凝土。

3)护壁施工。护壁施工采取1节组合式钢模板(5块)拼装而成，拆上节，支下节，循环周转使用，模板间用U形卡连接，不另设支撑，以便浇灌C20混凝土和下一节挖土操作。

4)钢筋笼的制作与安装。因施工空间的限制，钢筋笼在孔内按设计要求绑扎制作，钢筋笼制作时，钢筋笼外侧设混凝土垫块，以确保钢筋保护层的厚度。

5)桩身混凝土施工。桩身混凝土采用C30商品混凝土，防腐混凝土宜采用矿渣水泥加粉煤灰。混凝土下料宜采用串筒，混凝土浇筑连续分层浇筑，每层厚度不超过1.0 m，采用插入式振动器振捣密实。

3.2 托换桩梁系施工工艺

托换梁主体结构是该托换工程的最关键部位，因此必须精心设计，精心组织施工。其具体施工顺序见图4。

图4 托换梁主体结构施工顺序图Fig.4 Construction sequence ofthe main structure of underpinning beam

1)托换梁基坑开挖及支护。基坑开挖范围是以每幢托换楼房整个托换梁系外边缘为界，并预留预应力张拉机具的位置，开挖时如遇土层较差，则还应做好临时支护工作，自挖土开始，就要加强对建筑物、地面的沉降等的监测工作，特别对浇基础建筑物要特别注意监测。

2)托换梁混凝土施工。转换梁混凝土属于大体积混凝土，为了控制混凝土内外温差和温度变形而造成温度裂缝，混凝土灌注时应采取以下措施:①在混凝土中掺减水剂，降低水化热，也使混凝土和易性有明显改善。②混凝土拟采用商品混凝土供给方式，转换梁混凝土强度等设计为C40。③待转换混凝土浇筑完后，应在5～6 h内覆盖塑料薄膜和浸水麻袋2～3层，来保温及隔阻蒸发水的散发引致起表面的急剧降温，以达到内外温差不大于25℃的要求。混凝土内部的降温控制在1.5～2.0℃/d，待测得内外温度接近时再揭开覆盖层浇水养护。④浇捣梁混凝土前要预埋好波纹管，作为后张预应力筋的孔道。

3)托换梁钢筋施工。①所有钢筋的加工，安装均应按照有关技术规范、规定进行。②当钢筋与预应力管道在空间发生干扰时，可适当移动普通钢筋位置以保证钢束管道位置准确。

4)托换梁模板施工。托换梁面积较大，为防爆模，采用20 mm厚夹板制作，竖向用100 mm×80 mm木方贴紧模板，横向用双钢管压实，穿墙螺栓收紧的方法，竖向木方100 mm×80 mm，间距300 mm，双钢管为φ 15间距为400 mm，长边截面设φ 16穿墙螺栓拉固，间距400 mm的加强模板刚度。

5)托换梁预应力施工。为减少转换梁的挠度，进一步提高转换梁的抗裂性、刚度和耐久性能以及提高新旧混凝土的抗剪力，在横向、纵向托换梁采用后张法有黏结预应力锚筋。①纵向预应力钢筋束采用高强度低松弛钢绞线，每根托换次梁布置4孔预应力钢绞线。锚具采用OVM15-13型、OVM15-15型2种锚具。②横向预应力，采用φ 32精轧螺纹粗钢筋，采用一端固定、一端张拉。在托换次梁与柱节点处短方向采用3排精轧螺纹钢收紧。③孔道留设13根/束的钢绞线束采用内径为90 mm、外径为97 mm的金属波纹管成孔，15根/束的钢绞线采用内径为100 mm、外径为107 mm的金属波纹管成孔。

3.3 自锁式抗震节点处理

为了确保上部结构柱的荷载能够可靠有效地传递到托换体系上，使得节点满足抗剪、抗压、抗裂以及抗震的要求，应在托换体系施工时对抱柱节点进行自锁式抗震节点处理;另外，为保证新旧混凝土之间的共同作用，还用对界面进行凿毛、锚筋2种方式处理。拖换次梁与柱节点大样图见图5。

图5 拖换次梁与柱节点大样图Fig.5 Underpinning grider and pile nodes

3.4 千斤顶的安装、顶升及拆卸

自锁千斤顶安装前必须进行标定、检查和调试，确认合格后再安装。安装后，通过顶升及塞钢楔块的方法使其与转换梁底处于紧压状态，并保证有18 cm的行程，以便千斤顶整个调整时期内不需回油。

当桩径为1 200 mm时，托换梁两侧安装2个250 t以上的千斤顶;当桩径为1 500 mm时，拖换桩两侧应安装2个500 t的千斤顶。

依据柱沉降及转换梁两端顶升量观测，调整千斤顶的顶升量以满足柱的沉降量及转换梁两端顶升量差值小于设计要求。

待千斤顶稳定且托换新桩压缩稳定后即可在隧道内断桩，完成后进入接柱及拆除千斤顶的阶段。

4 监控量测

由于桩基托换工程对结构受力和变形有特殊要求，桩基托换工程施工应全程监测、及时反馈，并根据反馈信息调整沉降变形。桩基托换过程中各测点历时沉降曲线见图6。

图6 桩基托换过程中各测点历时沉降曲线Fig.6 Tine-dependent curves of settlement of monitoring points during pile foundation underpinning

在整个桩基托换过程中，千斤顶没有一次性顶升到位，而是分6次顶升。从各测点的历时沉降曲线可以看出:在每次顶升过程中，大部分测点的变化量都在1 mm以内，并且同步上升或者下降，出现的差异沉降相对较小，并未出现建筑物开裂等现象，建筑物是安全的。

5 结束语

深圳地铁5号线百布区间在下穿建筑物时进行的桩基托换技术，采用预应力主次梁系主动托换形式，保证了把上部结构荷载从原来的结构或基础上可靠地、安全地转移到新加托换桩上来，并有效地控制了上部结构的变形，确保了上部结构的安全，托换的同时还保证了区间隧道的施工安全和区间隧道结构界限不受影响及地铁的运营要求。

［1］ 王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论［M］.合肥:安徽教育出版社，2004.

［2］ 张原，黄小许，李国雄，等.广州地铁一号线楼房桩基托换工程施工［J］. 地基基础工程，1998(9):2，7-9.

［3］ 秦质朴，吕刚，蒋小锐.北京地铁4号线长河白石桥桩基主动托换技术［J］.铁道标准设计，2009(10):97-99.

［4］ 铁道第二勘察设计院.TB 10003—2005铁路隧道设计规范［S］.北京:中国铁道出版社，2005.