地铁工程中桩基托换施工技术分析

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摘 要：城市地铁施工，当地面建筑物规模较大，承受荷载较大时一般采用地面桩基托换。介绍了地铁下穿建筑物基础托换工程概况和地铁施工中的桩基托换技术。

关键词：地铁施工；桩基础；托换技术

中图分类号：TU7文献标识码： A

1 绪论

当前我国城市正在向大型化和现代化方向发展，城市空间日趋紧张，建造地铁、商场等地下设施是有效的解决方法。需要对原有建筑物的基础进行托换处理的情况是地下建筑穿越部分高层建筑、历史建筑物时。城市地铁施工，当地面建筑物规模较大，承受荷载较大时一般采用地面桩基托换。

2 地铁下穿建筑物基础托换工程概述

基础托换为了对已建成建筑物的地基处理和基础加固，或对已建成建筑物基础附近修建地下工程，例如修建地铁，保证结构安全施工的技术机会。

基础托换工程施工期长，在部分结构托换后，开始托换另一部分基础，以保证工程的可靠性。另一方面，托换的建筑物基础有可能发生失稳，考虑到经济性，一般情况，只有原有建筑物价值高于基础托换工程造价时，或原有建筑物的使用价值和历史价值非常高，才采用基础托换施工方案。

地铁穿越部分建筑物时，建筑物的基础托换难度和复杂性高。当地铁施工线路与已建成建筑物相交时，为保障已建成建筑物的安全性，通常采用坑式托换法，将建筑物基础向下延伸，将荷载传递到地铁工程的地基上，或将建筑物的基础直接构建在地铁的主体结构。

在施工过程中，始终存在已建成建筑结构的荷载，要转移荷载，需选择已建成建筑物的合适的基础受力部位，根据负荷受力的安全要求，进行新基础结构施工，将荷载传递到新结构。

地铁下穿建筑物的基础托换工程有两个显著特点：一是向下延伸的建筑物的基础结构，通常充当地铁施工基坑的挡土墙，要求托换结构物在承受建筑物的荷载基础上，抵抗基础水平土压力。因此，从经济性考虑，被托换的基础结构物在设计时，应兼做隧道结构物的一部分。

地铁下穿建筑物基础托换工程的复杂性，受多方面条件影响和制约。地铁下穿建筑物基础相应的托换工程的特点是临时性、但施工周期长，情况复杂，例如季节变化而引起的地下温度变化、基坑排水发生的问题等；各种技术方案的经济性比较，建筑物是否要不惜造价加以维护，建筑物的拆除重建是否可行；施工是否遭到居民反对或业主提出高赔偿要求，从而导致方案无法实施。

3 地铁施工中的桩基托换技术

桩基托换技术涉及专业类别多、技术含量高，桩基托换把已建成建筑物中的柱与托换梁连接起来，将建筑物上部的荷载传递到托换梁上，再传递到托换桩上。

桩基托换技术的核心是已建成建筑物中的柱和新建桩基间的荷载传递，在托换施工过程中，结构变形限制在设计允许的范围。中国桩基托换技术主要有主动和被动托换技术两种类型：

(1)主动托换技术。

主动托换的结构变形控制更主动。主动托换技术是施工前，运用顶升装置动态调调整上部荷载及变形，对新建桩和托换体系施加荷载，部分消除已建成建筑物结构长期变形的效应。托换建筑物的托换荷载大、变形控制要求严格，被托换桩随托换梁一起上升，使上部建筑物荷载全部转移到托换梁上，通过顶加载，部分消除新桩和托换结构的变形，使结构变形控制在较小范围。

(2)被动托换技术。

被动托换技术一般用于托换结构荷载较小的建筑物，在施工安全上可靠性较低。被动托换技术的原桩上部结构荷载在施工过程中，随托换结构的变形被动地转换到新桩，托换后无法调控上部结构的变形。当托换建筑物荷载小、变形要求不高时，在托换结构的托换桩切除后，可不采取其它调节变形，直接将上部荷载通过托换梁传递到新桩。不调节托换后桩和结构变形，由托换结构承受变形的能力控制上部建筑物的沉降。

(3) 千斤顶顶升施工

根据托换荷载及托换梁两端新桩距托换柱中心的距离，算出托换梁两端的预顶力，将其预顶力分成15级进行预顶。托换大梁两端，利用油路并联，各油路安装单向阀自锁装置，分别由3台油泵，控制2-3台自锁千斤顶，分别由两个操作小组进行操作。顶升时，严格按照施工参数控制托换千斤顶的顶升力和托换梁两端的位移，各千斤顶顶升力己达到控制值而梁端位移未到位移范围以内时，或梁端位移值己到而顶升力未达到控制值时，应立即通知设计单位。

(4) 截桩施工

在托换预顶完成，卸荷至15-20%的轴力，待新桩沉降变形稳定后，开始进行截桩施工。截桩的操作空间，大厦被托换桩截桩基坑内；截机采用钻石链式切割机，由外及内层层剥离的施工方法。该方法振动小、安全可靠，切割位置的标高为-7.5-8.0m。进行分级切割被托换桩，共分6-8级，每级间隔时间约约2小时，将桩水平方向切断，最后将两切口中间的桩身混凝土采用手动将其取出。21000KN。

（5）齿槽工艺

1）按设计要求，对托换柱进行放样划线；2）利用混凝土切割机在划线位置将混凝土锯入25mm；3）然后采用小锤间隔将混凝土凿除25mm形成齿槽；4）修平、清洗干净；5）凿出混凝土时，必须小心轻凿，以免破坏不凿区域。

（6）锚筋工艺

1）按设计要求，对托换柱进行放样，划出锚筋孔位置；2）采用价取芯机钻直径38的孔，按设计要求锚筋成孔向一个方向向上倾斜3度；3）钻孔必须跳钻，并且钻好一面锚一面的钢筋，然后再钻第二而的钢筋，如此循环，直至锚完所有锚筋；4）钻孔深度必须不小于200mm；5）锚筋前必须将孔内灰尘用风吹干挣，然后用环氧水清洗孔壁；6）锚筋材料采用ZM型早强锚固包，锚固包使用前应先水浸约1min，将其湿润；7）孔清洗干净后，然后塞满ZM锚固包插入直径32的钢筋至孔底，并将孔口的锚固包压密实。

（7）托换梁钢筋施工

1）钢筋焊接每批钢筋正式焊接前，必须按实际操作进行试焊，报经监理检查、试验合格后，方可正式成批焊接；当受力钢筋直径d>22mm时，采用焊接接头；受力钢筋采用焊接接头时，设置在同一构件内的焊接接头应相互错开，错开距离为钢筋直径的35d且不小于500mm。

2）钢筋绑扎

钢筋的交叉点应用铁丝全部绑扎牢固，至少不得少于90%，钢筋绑扎接头搭接长度及误差应符合规范和设计要求；各受力钢筋的绑扎接头位置应相互错开，从任一绑扎接头中心至1.3倍搭接长度的区段范围内，有绑扎接头受力钢筋截面面积占受力钢筋总截面面积的百分率，受拉区不得超过25%，受托区不得超过50%。

（8）托换梁混凝土施工

混凝土灌注

浇筑处设专人检查混凝土的下料程序、坍落度、和易性及监督震捣人员的工作质量；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；混凝土浇筑前，应对模板、支架、钢筋和预埋件进行检查，符合要求后方能浇筑。

结语

我国的基础托换技术，如锚桩加压纠偏、锚杆静压桩、基础减压和加强、缄液加固、掏土纠偏、千斤顶整体顶升等多种托换方法都有很大的创新和特色。我国的基础托换技术虽然起步晚，但是随着大规模建设事业的发展，基础托换技术正处于方兴未艾和蓬勃发展的时期。

参考文献：

[1]黄欣.北京地铁10号线黄庄站--科南路站桩基托换施工技术.铁道标准设计.2009(9)

[2]刘胜利，周大举，游杰.地铁盾构区间桩基托换设计与施工.山西建筑.2009(21)