摘  要: 结合福州地铁洗马桥工程实际情况，探讨了该桥桩基托换方案，通过对比分析不同方案的成本、技术难度，确定了适合本工程的托换及除桩技术方案，并提出相应的辅助施工技术，为顺利施工提供了指导，并达到减小社会影响、缩短施工周期和降低工程造价的目的。

关键词: 地铁，盾构，桥梁，桩基托换，方案

 

      地下托换技术是指当紧邻或在现有建筑物基础的正下方开挖土方时，为消除对现有建筑物基础功能与结构等可能带来的影响。对其基础进行加固补强并对其持力层地基进行改良、设置新基础及新旧基础替换等。

      地铁施工中隧道穿越道路、河流、建筑物、桥梁及各类管线等的情况经常是无法避免的。福州地铁 1 号线在南门兜站—茶亭站盾构区间就遇到了洗马桥，为使盾构顺利推进，既节约工期、降低造价，又尽可能减少对社会的影响，经现场多次研究，计划采用桩基托换技术。本文以此为背景，研究相关桩基托换及除桩技术，为类似工程的设计和施工提供借鉴和参考。

 

      福州地铁洗马桥位于轨道交通 1 号线南门兜站—茶亭站盾构区间内，距茶亭站北端头井约 80 m，为八一七中路跨越东西河的一座小桥，桥孔布置为 6 m +16 m +6 m，桥梁全长 29． 3 m。桥梁下部结构桥台为桩基配实体桥台，桥墩为桩柱式墩，桩基均为Ф1． 2 m 钻孔灌注桩基础。桥下 6 m 跨按通道设计，两端均设上下行1∶4 的梯道( 带坡道) 。桥梁上部构造为:6 m 现浇实心板及 16 m后张法预应力空心板梁。

      南门兜站—茶亭站盾构区间隧道从洗马桥下穿越，部分既有桩基位于区间隧道内，为盾构掘进中的障碍物，须提前对障碍物进行处理，桩基与盾构位置关系见图 1。

      原桥桩基为Ф1．2 m 的钻孔灌注桩，桥台桩长 30 m，桥墩桩长47 m，其中 1 ～ 9 位于洋头口桥台，26 ～ 33 位于南门墩桥台，共 33 根桩。地铁盾构穿越该桥时，共有 13 根桩成为障碍桩，其中西半幅4 根，东半幅 9 根; 或者桥台桩 7 根，桥墩桩 6 根。这些障碍桩或直接侵入盾构开挖轮廓内，或距离盾构太近，均严重阻碍了地铁盾构施工，并使得按目前盾构技术条件下只能先行拆除障碍桩桩基后盾构机械才能正常开挖施工。本桥改造方案主要是围绕这13 根障碍桩的托换与清除而展开。根据现场实际情况，提出如下处理方案:

      1) 方案一: 拆桥重建。该方案工程造价较低，需要中断道路交通。由于该桥所在八一七路为城市主干道，交通流量大，无法中断交通，邻近周边建筑物密布，不具备分流条件; 并且考虑到洗马桥于 2007 年才正式建成通车，桥上管线类型和数量众多，拆除重建社会反响强烈，成本高昂。业主要求施工期间“不封路、不拆桥”，因而此方案不在比选之列。

      2) 方案二: 筏板基础。首先在桥的两侧打设拉伸钢板桩( 桥翼缘板外 5 m 左右) ，将既有东西河临时阻断，桩的深度至隧道区间底 5 m 左右，上口位于洪水位以上 0． 5 m。然后抽排封闭段内河水，拆除人行通道，并清淤至桥台底。利用三重高压旋喷桩机和压密注浆机对桥梁范围，桥台后一定范围内地层进行预加固，为桩基托换及盾构区间范围内桩基处理提供条件。同时在基坑内沿桥梁纵向布设 6 口 ～8 口降压井，以便在桩基处理过程中对层压含水层做降压处理。再进行基坑开挖及筏板施工( 见图 2) ，筏板与障碍桩间通过植筋技术连接。最后采用人工挖孔桩法对障碍桩基实施破除，并利用水泥土对孔洞逐层进行回填，拔除钢板桩恢复原河道。

      此方案采用明挖施工，施工方便，但筏板在长期受力过程中可能因地基不均匀沉降而造成受力分配不明确，施工通道曲折，空间狭窄，作业面小，通风困难，施工环境恶劣，施工操作难度大，监控量测困难，难以进行监督和管理，施工风险和成本控制难度大，一旦发生事故难以补救。同时，通过跨度 8． 9 m，长 10． 7 m 的四座暗挖隧道进行截桩，相邻隧道横向间距小于 4 m，隧道洞口仅靠加固后的土体自身来维持稳定，属于软弱地层中的超小净距隧道施工。易使周边软土地层的沉降变形加大，既会危及到暗挖隧道的整体稳定性和安全，也可加剧筏板基础的不均匀沉降，直接影响到筏板基础和桥梁结构的安全和通车，因而该方案亦非稳妥方案。

      3) 方案三: 桩基托换。在地铁盾构穿越空间外的安全范围内施作新的托换桩基，并在每根桩基顶部设置千斤顶顶托承台。同时为减小托换桩基的工后沉降，托换桩基完成后应对其桩土界面处采用后压浆处理。然后施作“王”字承台主次梁。原桥障碍桩标高 1． 0 m ～3． 5 m 段进行凿毛植筋，浇筑“王”字承台主次梁，通过植筋将障碍桩与承台主次梁浇筑成整体( 见图 3) 。该方案传力路径明确，克服了筏板基础的弊端，故决定按此方案进行施工。

     根据现场情况，桥下基本具备各种施工的空间，桥台外侧各工序按半幅施工、半幅通车考虑。因此，在确保该桥正常半幅通车的情况下进行改造施工，施工流程为: 基坑围护→基坑加固→清淤挖基→新桩基施工→施作主次梁→坑底加固→施加顶升荷载预压→托换连接→挖孔截桩→基坑回填→拆除临时排水设施及围堰→设备退场及桥下河流疏通通水。

      1) 钢板桩: 采用小齿口拉森钢板桩六号，运到工地后，应进行检查、分类、编号和登记，整修，在沉桩施工前，除在锁口内涂以润滑油以减少锁口的摩阻力外，同时在未插套的锁口下端打入铁楔或硬木楔，防止沉入时泥砂堵塞锁口。施工时应合理安排好打桩顺序，采用错列式或屏风式的沉桩方法施工。

      2) 高压旋喷桩: 采用三重管工艺施工。作为基坑围护兼止水帷幕时，设计桩径为 800@500，要求垂直度不大于 1/200。作为坑底加固时，设计桩径为 800@650。要求喷浆水泥采用 P32． 5 普通硅酸盐水泥，水灰比宜为 0． 7 ～ 1． 0，尽量按小水灰比施工。每立方米土体水泥用量不小于 550 kg。建议喷射注浆压力不小于25 MPa，喷射量为不小于 30 L / min，提升速度不大于 0． 15 m / min。

      3) 内支撑: 南北两侧小基坑内，采用两道Ф609 × 16 钢管支撑和双拼 HM600 ×300 ×12 ×20 钢围檩，直接将作用在南北两侧钢板桩上的土压力传递给桥台。两道钢管支撑在平面上的间距为4． 1 m。所有钢材均用 Q235B 号钢，不得采用改制材。

      4) 降排水: 降水主要是为人工挖孔破除障碍桩服务的，应坚持按需降水的原则。降压井井壁管采用焊接钢管，井壁管直径为300 mm，壁厚不小于 5． 0 mm; 滤水管采用圆孔钢花管，外包两层40 目的钢丝网，空隙率 11% ，滤水管直径与井壁管的直径相同;滤水管与孔壁之间用中粗砂回填。沉淀管接在滤水管底部，直径与滤水管相同，长度为 2． 00 m，在基坑四周设截水明沟，在坑内设排水明沟，以排除大气降雨等地表水。特别注意台风期，应多备抽水设备。