深圳福田站桩基托换施工技术

改造者：王占军

深圳福田站桩基托换施工技术

改造者：王占军

工程背景

本工程位于深圳市福田中心区段，因广深港客运专线需要下穿滨河益田立交桥（益田路上跨，滨河路下穿）以及益田路人行天桥，需对桥梁进行桩基托换施工，消除客运专线隧道下穿过程中的安全隐患。

滨河益田立交共有2座桥，分别为1号桥和2号桥。

1号桥为主线桥，共1联，桥跨布置为（28+2*35+28）m，桥面宽32.25m，设双向六车道；桥梁上部结构采用预应力混凝土连续箱梁，单箱五室截面，下部结构采用柱式墩、钻孔灌注桩基础，桥台和桥墩桩径分别为1.2m和1.5m，桩端持力层为强风化或弱风化花岗岩层。

2号桥为上跨主线的匝道桥，共三联，桥跨布置为2*30m+3*30m～（27.435+2*35+28）m，桥面宽10m，设单向一车道；桥梁上部结构采用预应力混凝土连续箱梁，单箱单室截面，下部结构采用柱式墩、钻孔灌注桩基础，桩径1.2m，桩端持力层为强风化或弱风化花岗岩层。

益田路人行天桥东西向跨越益田路，共一联，桥跨布置为（26+25+15.4+15.4）m；上部结构采用等截面连续钢箱梁，下部结构采用钻孔灌注桩，桩径为0.8m，桩端持力层为弱风化花岗岩层。

总体思路

上部结构对新旧桩的不均匀沉降的适应力是相当有限的，旧桩的沉降变形应在没有新的影响因素情况下，认为已基本稳定，而新的托换桩在受荷后必然产生沉降变形，所以如何控制托换结构的沉降变形是桩基托换的一个核心问题。

图1　千斤顶顶升操作

本工程桩基托换的形式为主动托换。需主动托换部分托换凿除的施工思路：是在盾构影响范围内考虑原桩失效，设置托换梁及托换桩承受上部建筑荷载，以满足盾构通过要求。本工程主要施工内容为四个桩基的主动托换。

施工工序流程

托换施工是本项目的重大风险源之一，为切实做好桩基托换各项施工组织，安全、高质完成施工任务，必须严格把控每个施工环节，确保桩基托换安全顺利完成。主要施工工序流程为：施作托换承台→顶升托换、监测→破除侵入隧道旧桩→基坑回填与路面恢复

桩基托换预顶

本工程在托换施工时采取一次预顶，控制变形和沉降，确保安全。顶升值：宜取各顶升端支座反力的1.1倍。

预顶目的

①完成托换桩的下沉及变形；

②检验托换梁、托换桩以及构件新旧连接处是否满足设计承载力要求；

③检验顶升设备（千斤顶、安全自锁装置等）及整个监测系统是否正常。

预顶操作说明

（1）选用校检系数相接近的千斤顶，托换梁顶升端千斤顶利用油路并联，各油路安装单向阀自锁装置，每台油泵控制一个顶升端的所有千斤顶，分小组进行操作，统一指挥；

（2）采取分级加载原则，初级加载值取加载上限值的30％，之后每级荷载增量为千斤顶加载上限制的10％、5％、2％....根据监测结果，调整每级加载值；

（3）每级加载需保持10min，等结构稳定后方可加次级荷载；

（4）通过严密的监控系统，分析反馈来的信息，根据信息控制油泵的工作系统，调节托换梁梁端顶升力，使其达到平衡；

（5）在加载过程中，采用裂缝观测仪严格监测托换梁裂缝的产生及发展；采用电子位移计监测托换梁挠度和既有桥墩竖向位移；采用倾角仪对既有桥墩、托换梁变形进行监测，当最大变形或位移大于设计要求限值时，应停止加载，通知设计进行分析处理；

（6）为保证顶升过程安全，钢支撑打钢锲块同步升降；

（7）顶升过程中发现墩柱有上抬趋势，即当托换梁顶升端不产生位移时，为顶升临界点应停止顶升，预顶完成。

图2　托换千斤顶、钢支撑及连接部位结构图示

托换监测

（1）整个施工过程中所使用的电子位移计测量精度为0.01mm，倾角仪精度为2s；

（2）均经专业质检部门标定后使用；

（3）采用先进的传感器技术、数据采集技术和分析技术；

（4）位移计监测系统是由多个位移计一个机箱组成，可以同时在显示屏看到不同部位的变形情况，便于施工操作，通过完善、先进、可靠的监控系统，对被托换桥墩、托换体系构件（托换梁、托换桩）变形做到严密监测，在监测信息的反馈指导下，安全有效地完成这一项施工过程。

新建托换桩与托换梁连接

在完成侵入隧道旧桩基破除，并在托换梁的顶升后，进行新建托换桩与托换梁间的连接。

连接部位施工前，须确定托换梁及桩基已完成受力转换。托换连接采用高一等级微膨胀C40混凝土，连接部位钢筋、模板、混凝土浇筑需严格按规范及质量要求进行控制，确保施工质量。

待连接部位混凝土达到设计强度，逐渐将千斤顶回油，逐一拆除，钢支撑可拆可不拆。

施工工艺流程

顶升千斤顶锁定→确定无误→钢支撑上打钢锲块、焊劳→接驳钢筋及、预顶千斤顶、固定钢支撑、清理杂物→支模→浇筑混凝土→养护→拆除千斤顶。

连接施工注意事项

（1）必须确保连接部位无杂物，钢筋连接无损坏，施工对钢支撑及千斤顶无影响后方可进行混凝土浇筑施工。

（2）对托换承台顶面及托换梁底面实施凿毛、清洗处理，确保与连接体混凝土的可靠结合。

（3）对明显有锈斑的钢筋进行除锈处理，同时清除连接钢筋上的油渍、杂物等。

（4）连接体预埋钢筋采用冷挤压套筒连接法或绑条焊接法连接，主筋外增设钢筋网，从内至外依次施工。

（5）对托换梁、新桩连接体的模板木质定型弧形模板，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，利用托换梁中预留的3 根直径168mm钢管孔道浇捣混凝土，直至浇满并振捣密实。

结束语

桩基托换施工监测对保证施工安全和质量尤为重要。在托换或顶升过程中对托换梁上部原桩的位移、沉降和托换新桩的沉降情况、托换梁的变形进行严密监测。施工监测主要部位为挖孔桩、托换梁、桩基顶升托换等。桩基托换施工监测则需要专项监测，需要有第三方进行平行监测，对采集数据过程、结果进行监督，要进行信息化施工。为了确保托换过程中上部结构的正常安全使用，监控网络必须根据每个施工步骤可能对结构造成的影响进行布置。采用信息化施工技术，以信息指导施工，托换过程中对每个环节的监测数据进行采集、分析，发现问题及时提出，并对有关托换顶升参数进行修正。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.09.037本文结合工程实例，对盾构施工过程中的桩基主动托换技术进行了探讨，可供类似工程参考。