地鐵建設線路下穿城市中既有建筑物的情況時有發生，對既有建筑物的樁基礎進行安全有效地托換，是保證既有建筑物的安全及地鐵線路的順利實施與地鐵安全運營的有效工程技術手段。廣州地鐵某暗挖車站臨時存車線隧道上方為工業大道北和南田路交匯處高架橋。該處高架橋的SB4墩下的兩根鉆孔灌注樁處于暗挖區間隧道開挖范圍內。暗挖隧道施工前，須對該橋墩下兩根樁基進行托換處理。

　　1、樁基托換設計概況

　　托換梁：原橋墩承臺尺寸為長6.3m×寬2.5m×高1.5m。托換梁采用長12.65m×寬8.15m×高2.5m的長方體預應力鋼筋砼結構，托換梁砼為C40S8防水砼，長、短邊方向均配置抗拉強度標準值為fptk=1860MPa的高強度低松弛鋼鉸線做為預應力鋼束。

　　托換樁：原橋樁采用2根φ1500鉆孔灌注樁。托換樁采用4根1200mm的人工挖孔樁，砼為C30砼。挖孔樁按端承樁設計，樁長約22m，施工時，以樁端進入微風化巖層不小于2.0m，單樁設計承載力不小于9500KN為準。

　　托換梁和被托換樁、承臺及橋墩的連接：托換梁和被托換樁、承臺及橋墩之間抗剪設計主要通過它們相互之間的咬合、界面處理和植筋實現、即把被托換樁、承臺及橋墩在與托換梁相接觸部位表面鑿毛，深度宜為10～20mm左右，并進行界面處理;沿被托換樁周圍植埋鋼筋，鋼筋和樁之間的縫隙用強植筋膠充填。

　　預頂：在托換梁底和橫梁頂分別預埋鋼板，待托換梁及橫梁達到設計強度后，把千斤頂安放在橫梁頂的預埋鋼板上，分級加載，同時要求加強對被托換樁、托換梁和橋墩、高架橋面板的監測。待托換梁、橋梁結構及托換樁基變形穩定后，在橫梁和托換梁之間澆注C30微膨脹砼，將橫梁和托換梁連接成為一個整體，同時將千斤頂澆注其中。

　　切樁：待橫梁和托換梁之間澆注的砼達到強度后，在隧道內用線鋸切除原橋樁，要全程監測。

　　2、工程地質

　　根據鉆探揭露，分層情況及其工程特征從上而下為：人工填土層(Q4ml)<1>層 15～30cm;沖洪積土層(Q3al+pl)<4>層厚0.6～3.80m;殘積土層(Qel <5>平均層厚2.47m;巖石全風化帶(K2s2a) <6>層厚0.70～4.60m;巖石強風化帶(K2s2a) <7>層厚0.40～10.80m;巖石中風化帶(K2s2a) <8>層厚0.60～25.90m;巖石微風化帶(K2s2a) <9>層厚5.20～29.50m。

　　3.工程重難點分析

　　3.1、新老承臺之間的界面處理，要保證新舊砼的界面能夠滿足抗壓、抗剪、抗裂等要求。

　　3.2、新承臺大體積砼的施工及預應力的施工。

　　3.3、橋墩的頂升及力的轉換。

　　3.4、切樁。

　　4 樁基托換施工技術

　　樁基托換現場環境復雜，周邊均為高架橋橋樁，托換下方緊鄰車站與存車線交叉口。主動托換是把上部結構荷載通過千斤頂裝置傳到新樁上，并可以通過調整千斤頂消除上部結構的變形。由于場地限制采用隧道內切樁，本工程采用被動托換的方法。

　　4.1、施工總體流程施工暗挖隧道

　　基坑開挖及支護→施做四根φ1200mm人工挖孔樁→施做基坑底部墊層→施做橫梁→施做托換梁→在托換梁達到強度的90%以后，對托換梁施工預應力及管道真空壓漿→按照被動托換的方式在橫梁頂架設托換用千斤頂及鋼契塊→對千斤頂加荷至上部荷載設計值的100%→澆筑橫梁和托換梁之間的砼，并將鋼墊塊澆筑其中、卸載千斤頂→在隧道內采用線鋸截樁→覆土完成樁基托換。

　　本工程的關鍵在于托換梁的施工和托換力的轉換。因此本次僅對托換梁和托換進行描述，其余的施工工藝與傳統的一樣。

　　4.2、托換梁施工

　　托換梁為預應力混凝土梁，混凝土標號為C40S8，在托換基坑內采取現澆后張法施工。托換梁在預應力鋼絞線張拉過程中將會不同程度地產生上拱位移，為了防止托換梁的上拱對既有橋墩位移造成影響，在托換大梁鋼絞線張拉過程中必須對托換的橋墩頂位移進行監測。

　　施工工藝流程：基底預埋灌漿孔→原樁植筋、刻槽→鋼筋制安→安設波紋管→模板安裝→托換梁施工→養生→穿束→張拉→壓漿→封錨。

　　托換梁與原樁接觸面的處理：

　　為保證新舊砼的界面能夠滿足抗壓、抗剪、抗裂等要求，在澆搗托換梁砼之前，應對托換梁所包的老樁及原承臺底，對其結構鑿毛，清洗干凈，對舊砼面刷環氧乳液水泥漿界面處理劑原樁植筋、刻槽。采用電動鉆機鉆孔后植筋，同時對樁基砼表面鑿毛。

　?、僦步?/p>

　　植筋順序為鉆孔→清孔→干孔→注膠→植入鋼筋。

　　按設計要求，對托換柱進行放樣，劃出植筋孔位置。采用沖擊錘鉆鉆Ф38的孔。植筋成孔向一個方向向上傾斜3度。鉆孔必須跳鉆，并且鉆好一面錨一面的鋼筋，然后再鉆第二面的鋼筋，如此循環，直至錨完所有植筋。每一批植筋在樁的任一水平截面內不應超過兩孔，且要等前一批植筋的植筋膠凝固這后方可施工下一批。鉆孔深度必須不小于200mm。植筋應注意一下幾點技術要求

　　a用于抗拔的植筋孔深不小于15d，用于抗剪的植筋孔深不小于10d。

　　b孔徑要求：φ12以內植筋孔徑至少比植筋直徑大4mm，φ12以外直筋孔徑至少比直筋大6mm，最大孔徑不大于42mm。

　　c鉆孔時若碰到鋼筋則立即停止鉆進，移動孔位后再鉆，鉆孔要沖干凈。

　　d植筋膠應進行試配，觀察凝固時間和效果，植筋時先在孔內塞滿植筋膠，然后插入鋼筋。在植筋膠凝固之前，不得擾動植筋。施工后應檢查每一孔的植筋是否有松動情況。若有則應補做。

　?、诮缑嫣幚?/p>

　　為提高新、老砼的粘結力，在托換梁砼澆注前四個小時內，在新舊砼界面處涂環氧乳液水泥漿界面處理劑。

　　4.3、托換梁鋼筋及砼工程

　　所有鋼筋的加工,安裝和質量驗收均應按照有關技術規范、有關規定進行。由于新承臺要將舊承臺包裹，因此采用了預應力鋼筋砼結構，預應力鋼筋采用15.2的高強度底松弛的鋼絞線，在縱向和橫向、面層和底層均有布置。橫線布置有46束，面層有12束，底層有34束，每束均用一根鋼絞線。

　　4.4、托換梁預應力施工

　　為減少托換梁的撓度，進一步提高托換梁的抗裂性、剛度和耐久性能，以及提高新舊砼的抗剪力，在橫向、縱向托換梁采用后張法施工。

　　縱向預應力筋的梁底鋼束采用內徑100mm，外徑107mm的金屬波紋管成孔，兩端采用的錨具為VOM15-19錨具。梁頂鋼束采用內徑80mm，外徑87mm的金屬波紋管成孔，兩端采用的錨具為VOM15-9錨具，千斤頂皆采用與之相匹配的穿心張拉千斤，由于張拉的長度較短，采用一端固定，一端張拉。

　　橫向預應力筋的鋼束采用扁形金屬波紋管成孔，兩端采用的錨具為VOBM15-4扁形錨具(張拉端)和VOBM15P-4扁形錨具(固定端)。采用YDC240Q穿心千斤頂，由于張拉的長度較短，采用一端固定，一端張拉。

　　鋼絲頭下料長度應考慮千斤頂及其他的需要，并有一定的富余長度。

　　張拉時從中間向兩邊對稱張拉，張拉力應分段增加，每增加一次應停頓20分鐘左右，最終錨固應力為1302Mpa。最終張拉應力應比設計應力增加10%。梁端設封錨段，錨固面與預應力束垂直，封錨段張拉完預應力后現澆。

　　灌漿：灌漿孔與波紋管的連接，是在波紋管上開洞，其上覆蓋海綿墊片與帶嘴的塑料弧形壓板并用鐵絲扎牢，再用塑料管插在嘴上，并將其引出梁頂面400～600mm?？椎拦嘧⒌乃酀{強度不低于30Mpa，并在水泥漿中摻入適量的減水劑，使泌水率減少。

　　托換梁預應力施工有以下幾點技術要求：

　　⑴托換梁采用全預應力體系，由于鋼筋、管道密集，應注意加強振搗，不得出現空洞和漏搗，并注意養護，確保砼質量，如管道與普通鋼筋發生沖突，原則上保持縱向預應力管道不動。預應力管道位置用定位鋼筋固定，定位網基本間距50cm，定位鋼筋應牢固的焊接在鋼筋骨架上，并采取有效措施防止灌注砼時波紋管上浮、偏側。

　?、屏后w在澆筑中，應采取措施保證預應力管道不被堵塞，注意管道接頭處理，施工中不碰壞或壓扁管道，以及焊接時燒壞波紋管，灌注后應檢查管道是否暢通。

　?、清^下墊板安裝時，須使墊板平面與管道垂直并準確對中，千斤頂與墊板準確對中，以免張拉時發生滑絲、斷絲現象。

　　⑷預應力鋼絞線及其錨具在使用前必須進行張拉錨固試驗。

　?、煽v向預應力鋼束須在該梁體灌注砼達到設計強度的90%且不少于5天的齡期后方可進行張拉。預應力鋼束張拉時應先單根綱絞線預張拉。

　?、蕶M向預應力鋼束張拉在縱向預應力鋼束張拉完畢后進行，張拉順序為由梁體中央向兩側相對對稱張拉，并且梁頂、梁底預應力束交替張拉。

　　⑺預應力鋼束張拉采用雙控，以張拉力控制為主，鋼束伸長值作校核，實際伸長量與計算伸長量容許相差不大于6%。初始張拉力為控制張拉應力的10%。

　?、掏袚Q梁砼澆注時，老承臺下方的砼不易密實，施工時需要設置注漿管。

　　4.5、千斤頂頂升及砼的回填

　　托換千斤頂的安裝、頂升與拆卸采用500噸自鎖式千斤頂8個外加26個三管鋼墊塊進行頂升，在樁基托換開始至暗挖隧道變形穩定的整個過程中，被托換橋墩的最大允許豎向位移控制在2mm，且沉降速率≤0.2mm/d。觀測的精度要求非常準確，位移測量精度為0.1mm。

　　樁頂橫梁作為頂升施工平臺，頂升平臺與托換梁底面之間預留70cm的頂升空間，樁頂部鋼筋與托換梁之間的連接，留擠壓螺旋套筒(既能滿足托換頂升要求，又能保證鋼筋連接需要)。待整個主動托換頂升完成以及托換樁的沉降穩定后，需及時將托換梁與托換樁之間進行剛性連接，以確保橋梁托換后的使用安全。

　　千斤頂安裝：托換新樁施工時做樁帽，樁帽邊突出樁邊600mm。在樁帽上預留坑槽螺栓。千斤頂及鋼墊塊安裝后，通過頂升及塞鋼楔塊的方法使其與轉換梁底處于緊壓狀態。千斤頂安裝后保證有18cm的行程，以便千斤頂整個調整時期內不需回油。

　　⑴預頂的目的：消除托換新樁變形對托換體系的不利影響，防止托換新樁樁頂沉降帶動橋墩的沉降：檢驗托換梁托換體系的承載力。

　?、祁A頂方法：施工時在托換新樁頂架設一道橫梁，并使橫梁和托換梁之間預留一空隙，高約700mm，沿橫梁方向在每根托換樁兩側各放一臺千斤頂，實現樁、梁間可控的作用力。

　　⑶托換樁的千斤頂的頂升力取包括托換梁自重和上部橋梁傳至橋墩的荷載組合設計值的100%。

　?、惹Ы镯數暮奢d根據在預頂過程中，每根托換樁基承受的荷載設計值確定，各千斤頂加載須按比例同步增加。

　　⑸應采用帶自鎖裝置的千斤頂，千斤頂的組合形心必須與托換樁的形心重合。

　?、释袚Q預頂加載采用分級加載原則，共分十級加載，每級荷載增量為千斤頂加載上限值的10%，不可一次加載到最大值。在加載過程中同時應嚴格檢測托換梁裂縫的產生及發展，最大裂縫寬度大于0.15mm時，停止加載。

　?、祟A頂時，必須嚴格控制千斤頂的頂升力和托換梁兩端的位移，各千斤頂頂升力達到控制值而橋墩頂部位移未達到位移范圍值1～2mm，或橋墩頂部位移值已達到控制值(-2mm)而頂升力未達到控制值時，應立即通知設計單位，以便對設計參數進行調整。

　?、堂考夘A頂過程中要注意調整鋼墩和托換梁之間的螺栓連接，并將鋼楔塊打緊，保證托換結構的整體穩定性。

　　千斤頂的頂升與柱的沉降量及轉換梁兩端頂升量的監測緊密相關。依據柱沉降及轉換梁兩端頂升量觀測，調整千斤頂的頂升量以滿足柱的沉降量及轉換梁兩端頂升量差值小于設計要求。卸荷作業時，各千斤頂卸荷量應保持按比例同步降低。直到托換梁自重和上部橋梁傳至橋墩的恒載標準值的100%。

　　4.6、封樁及截樁

　　托換梁頂升及力轉換完成后，將樁、梁預留鋼筋采用擠壓套筒進行連接，澆注微膨脹砼封樁，注意采取措施保證澆注質量，保證其澆注密實。在托換梁和托換樁之間澆注砼時可在樁頂預留注漿管，若澆注不密實可再注漿。待樁頭達到一定強度后，拆除千斤頂，在橫梁和托換梁之間澆筑微膨脹砼，將鋼墩澆筑其中。

　　待上部橋梁結構及下部托換結構全部穩定后，方可截樁。截樁前應做好各項應急措施，截樁應采用微振動的切割機進行切割，以減小震動對托換結構造成不利影響。為了保證整體結構的平衡，要求兩根樁的截除同時進行，且盡可能作到截樁時對稱。

　　轉換梁的砼強度達到設計要求，隧道采用人工開挖將整個樁暴露后進行切樁，切樁采用線鋸切割。完成后還對橋墩進行了一個月的檢測，橋墩的最終沉降小于1mm，成功完成了該橋墩的托換。

　　5、結語

　　本托換于2008年5月順利成功的施工完成，整個被托換的橋墩沉降小于1mm，完全滿足相關的規范及橋墩的各項指標，工程體會有以下幾點：

　　5.1、施工前一定要對周邊的各種情況調查清楚，主要是橋墩原有的設計及施工情況、對托換可能產生影響的周邊建筑物，托換場地內的重大管線，特別是高壓電纜和煤氣管。

　　5.2、根據工程的實際及施工場地的情況，慎重選取相應的托換方式(主動托換或被動托換)。

　　5.3、托換技術是一項具有較大風險的特殊技術，必須精心設計，精心組織，并對全過程實施監測，尤其頂升即力的轉換前一定要做好充分的準備，要做好各種相應的應急預案。

　　主要參考文獻：

　　1. 中鐵隧道局地鐵施工項目部，隧道施工組織設計，2006

　　2. 葉樹麟，韓杰，葉觀寶，地基處理與托換技術，北京：中國建筑工業出版社，2005。

　　3. 呂劍英，我國地鐵工程建筑物基礎托換技術綜述，北京：施工技術，2010.05

　　4. 丁賽華，葉建忠，基礎托換技術在地鐵建設中的應用，北京：城市軌道交通，2010.07