地铁桩基托换施工技术措施
2011-04-19 19:07
地铁桩基托换施工技术措施
【摘 要】广州地铁盾构下穿环市西路高架，需将WD71a桥墩桩基托换，介绍桩基托换施工的施工技术，并在施工工艺、张拉顺序、质量控制等几个方面作了介绍。
【关键词】桥梁桩基;托换技术;托换桩预应力施加;预应力张拉顺序
1、工程概况
WD71a桩在区间里程ZDK5+311．293处侵入左线隧道，需要桩基托换。根据WD71a桩竣工图资料:WD71a桩桩径Φ1 890，桩长36．025 m，钻孔桩、端承桩，单桩承载力1 300 t，桥面板宽度11．80 m，三车道。WD71a桩所在地层从上至下依次为:杂填土，层厚1．4 m;粉质粘土，层厚8．9 m;全风化泥质粉砂岩，层厚3．9 m;粉质粘土，层厚3．0 m;全风化泥质粉砂岩，层厚6．9 m;强风化泥质粉砂岩，层厚7．1 m;中风化泥质粉砂岩，层厚1．85 m。桩基托换位置整个场地的地下水位变化、地下水的赋存与补给及排泄关系密切，每年5～10月为雨季，水位会明显上升，而在冬季因降水减少，地下水位随之下降，场地地下稳定水位5．30 m。
WD71a桩采用桩梁托换体系进行托换，托换桩采用1根桩径Φ1 800和1根桩径Φ1 500钻孔桩，采用预应力托换梁进行托换。托换结构施工完成后，再在被托换桩附近施工人工挖孔把侵入隧道内的桩凿除。
WD71a桩周边地面车流量大、交通繁忙，施工时交通疏解是本工程的难点。地下管线较多，煤气管、给水管、排水管等需要迁改，距离开挖基坑较近的管线需要保护和加强监测。
2、桩基托换的施工步骤及方法
2．1施工工艺流程
施工工艺流程图如图1所示。
2．2施工托换桩
托换桩采用钻孔灌注桩，灌注桩插入深度:土层及全风化层10．3 m，强风化层12．8 m，中风化层7．2 m，微风化层9 m。钻孔桩的混凝土强度等级为C30。
2．3基坑开挖及支护
桩基托换的基坑开挖深度为5．90 m，在靠近内环路匝道一侧和对侧基坑垂直开挖，其余侧放坡开挖。每次开挖深度不能超过1．5 m，每挖1．5 m后要施工土钉支护，并挂网喷C20砼。土钉支护施工后，才能继续下挖;自挖土开始就要加强对建(构)筑物、地面的沉降等的监测工作;土方开挖前应保护好施工影响范围的地下管线。
2．4托换梁施工
施工顺序如图2所示。
2．4．1钢筋制作安装
按设计图纸制作钢筋，保证托换梁钢筋的规格、数量符合设计要求和规范。
2．4．2植筋
当部分托换梁主筋需穿过桩身时，采用植筋的方法将受力筋植入原桩。
2．4．3托换梁砖模砌筑
采用M7．5水泥砂浆砌筑砖模，砖模120 mm厚，每3 m挂240 mm×1 000 mm宽砖礅。砖模满足托换梁结构的尺寸，砖模内侧用水泥砂浆抹平。砖模外侧进行填土处理以保证砖模的稳定。
2．4．4凿毛
为了保证新旧混凝土间的粘结力，在托换梁与原桩连接处，将原桩护壁凿除，并将凿毛面清洗干净。
2．4．5界面处理
用毛刷在原桩壁凿毛面上涂两道YJ－302界面剂进行界面处理，保证原桩与托换梁结合面的粘结效果。
2．4．6浇注托换梁
托换梁采用C30微膨胀混凝土。受场地条件的限制，为了保证混凝土一次性浇注完成，场地内采用了混凝土输送泵。浇注混凝土前清除砖模内杂物并排干积水。托换梁混凝土浇注分层高度在0．5 m左右，加强振捣保证混凝土的密实，振捣以混凝土表面泛浆为宜。
2．4．7托换梁养护
托换梁浇注12 h后进行蓄水养护，蓄水高度100 mm，以减小混凝土的收缩变形。
2．5托换梁预应力张拉
本工程桩托换梁预应力张拉，钢绞线采用张拉力和伸长值双控张拉施工，张拉控制值为1 395 MPa。
预应力束采用一端固定，一端张拉。固定锚固端采用OVM15P型锚具，张拉锚固端采用OVM15型系列锚具。用YDN型内卡式千斤顶。金属波纹管采用Φ80、Φ90两种。预应力束采用高强低松弛、270级，直径15．24 mm的钢绞线，标准强度为1 860 MPa。
预应力钢束张拉锚固的顺序是:第一次同时张拉1、6号钢束;第二次同时张拉2、5号钢束;第三次同时张拉7、12号钢束;第四次同时张拉8、11号钢束;第五次同时张拉13、18号钢束;第六次同时张拉14、17号钢束;第七次同时张拉3、4号钢束;第八次同时张拉9、10号钢束;第九次同时张拉15、16号钢束。
2．5．1施工工艺
施工工艺流程如图3所示。
本工程预应力张拉采用双控超张拉工艺。
2．5．2千斤顶及托换节点的安装
(1)钢管垫块安全装置和下部钢垫板放入桩顶前焊成一体;(2)顶升装置采用带自锁的千斤顶，千斤顶上下要垫钢垫板，钢垫块必须确保足够的强度和刚度，承受荷载时稳定;(3)钢楔必须用铁锤打紧，待托换体稳定后，在稳压封桩前将两片钢楔接缝处尽量焊接，以保证卸去千斤顶后钢管垫块安全装置稳定。
2．5．3预顶
预顶是在桩帽与托换梁间施加顶力，消除托换新桩变形对托换体系的不利影响，防止托换新桩桩顶沉降带动楼房柱的沉降;检验托换梁托换体系的承载能力。并且通过千斤顶进行微调，确保托换的成功。因此，预顶是托换工程最为关键的环节，不得有丝毫闪失。要求在施工中要做到准备充分，操作细微，监控严密，措施安全可靠。
2．6凿除桩施工
在原桩桩身边缘先行施作人工挖孔竖井及横通道至被托换桩凿除处，然后按设计要求凿除被托换桩。
3、施工难点及施工对策
(1)本工程在狭小场地范围内施工有一定难度;
(2)托换梁体积大，混凝土施工质量要求较高;(3)人工挖孔及被托换桩截除的施工安全要求较高;(4)横通道施工工序较复杂，施工技术、质量及安全要求较高;(5)主要施工对策见表1。
4、结语
运用上述施工方法成功的进行了WD71a桩基托换，盾构顺利通过此施工地段。通过1年多的时间，多次对桥墩沉降等监测，发现变化量很小，说明托换结构是稳定的，此工法的施工关键技术和施工难点就是进行托换梁的张拉及预定施工。采取的施工方法，降低了施工风险，有效地控制了桥梁的沉降变形，保证了工程施工期间的高架桥正常安全的交通通行。
参考文献:
［1］GB50157－2003，地铁设计规范［S］．
［2］GJB02－98，广州地区建筑基坑支护技术规定［S］．
［3］JGJ9494，建筑桩基技术规范［S］．
［4］GB50017－2003，钢结构设计规范［S］．
