轨道交通地下桩基主动托换施工技术

展城市公共交通成为社会各界共识。其中地铁以其运量 直接将原桩截断，原桩荷载通过托换结构转换至新桩。 其主要缺陷在于新桩承受荷载后，不可避免将发生部分 新的变形，在结构中产生较大的次应力，对原结构有较

大、准时、快捷、安全等优势得到城市管理决策部门的 普遍青睐，近年来发展十分迅速。在地铁施工过程中经常需要下穿既有建筑。目 大影响。前较为常见的应对方式有两种：一种是拆迁安置. 另一种是采用桩基托换技术保留既有建筑。前者对

主动托换的基本思路为：在原桩基础切除之前，通

过千斤顶加载对新桩进行预压，或对新桩和托换结构施 加预压荷载，消除新桩（托换桩）和托换结构的部分变 形。在原桩基切割过程中，对新桩和上部结构进行实时 监测，将测试得到的变形反馈至千斤顶控制系统，及时

居民生活影响较大，且安置程序多，成本较高。而 采用桩基托换技术保留既有建筑的方法.不仅程序

和配套工作相对简单，成本低廉；而且环保节能. 减少了建筑材料的使用及建筑垃圾的产生，节约资

消除或减小变形。主动托换通过分级分步实施荷载转

源，这和我国建设节约型社会、保持可持续发展的 国策具有高度一致性。由于既有建筑结构型式、地质条件复杂多样，穿越 结构部位各不相同，这使得建筑物桩基托换模式和技术

移，严格控制新变形的方法，更为有效地保证了原结构 的安全。2工程概况某盾构区间左线下穿一栋7层异形框架结构楼

特点具有高度的工程个性，建立普遍适用的托换技术非 常困难。因此，尽管国内外已有数十年研究应用历史，

目前建筑物桩基托换施工技术仍然远未成熟，处于发展 阶段。因此，针对具体工程，提出技术先进、安全可靠 的托换方法，对于工程本身和托换技术发展，都具有十 分重要理论和工程实践意义。房，地面首层为商铺.2~7层为居民住宅。基础为 锤击式沉管灌注桩，桩长15m,桩径480mm。基础 多为3桩或4桩一承台，建筑物结构平面呈V形不

规则形状。区间左线下穿沿线路中线范围约为15m

左右，共下穿21根桩基础。区间隧道在该地段埋

1桩基被、主动托换概念及原理所谓的桩基托换技术是指将既有结构荷载传力

深约11. 8m。由于楼房部分桩基侵入区间隧道，综合考虑对地下 桩基采用主动托换施工方式.以减少盾构施工过程中的

路线通过托换结构改变的一种技术。从其发展路径 及受力特征来看可分为两类：被动托换和主动

房屋沉降。采用7根钻孔灌注桩、3条托换主梁和5条 托换次梁，对该楼21条沉管灌注桩和9个承台进行桩

托换。基托换作业.见图1。• 99 •路桥市政与火电工程托换施工场地既有桩基及承台O 6托换次梁I回OI--」□

o31

托换桩基区间隧道图1托换施工总平面图筋部位安装(穿插)钢筋，然后支模浇筑混凝土，并做

3桩基托换综合施工技术3. 1施工总体流程施工总体流程见图2。好养护。3.2整体托换体系整体托换体系见图3。3.3地基加固旋喷桩施IE为增强地基承载力并确保盾构开仓截取沉管灌注桩

十字钢桩头时的安全，对楼房地基采用600@850的双管

旋喷桩加固施工，同时在其外围施工两排600@450的咬 合双管旋喷桩，桩底均加固至岩面，深度约为18m。3.4钻扎灌注桩由于部分钻孔桩基位于楼房内部，且楼层高度仅有

4m,因此对冲孔设备进行适应性改造以满足现场施工

需要，托换体系使用7条直径1. 6m的基础桩托住3条 主梁及5条次梁。3.5托换用主、次梁施工桩基施工完成后对托换梁施工部位进行土方开挖至 地面以下1.7m.主梁采用型钢混凝土，宽1.5m

(0.9m),高2m；为使主梁与新桩基较好咬合.待新桩

基强度达到预定设计强度后开始凿毛，直至凿出主筋

Im左右，然后外扩掰成倒喇叭形状。在新桩基凿出钢• 100 •图2托换施工工艺总流程图轨道交通地下桩基主动托换施工技术图3托换体系示意图次梁采用型钢+钢筋混凝土，截面高o. 78m,宽

显示、故障报警等多种功能。lm。为满足千斤顶顶升调整力的需求，使新浇筑的混

凝土与原柱结合牢固.对原立柱混凝土接触面进行凿

为使荷载转换到托换桩后的前期沉降量趋于稳定， 对托换桩实施预压，即采用逐级增大10%油源压力方

毛。保护层凿除后，将原柱钢筋与次梁钢筋进行焊接. 式加压，预压到理论重力的100%,同时将该状态保持 一定时间.直到监测托换桩的沉降趋于稳定时预压

无法焊接处，在立柱上进行植筋，将植筋与次梁钢筋焊 接。用预支20cm高木垫块支撑次梁底筋放置高度（预 留千斤顶位置），然后立模浇筑混凝土。待混凝土的强

结束。3. 6.3柱子沉降调整在桩基进行截断时，原有桩基支承力随即下降，千 斤顶上的钢圈及千斤顶同时受力，新桩基受力后会出现 沉降，根据静力水准仪和常规水准仪监测的数据，利用

度完全达到设计要求，开始安装千斤顶调试顶升设备。3.6桩基托换受力转换受力转换时，在托换主次梁之间设置千斤顶加载. 使上部结构的荷载转移到托换主次梁及冲孔桩上，同时

液压控制系统控制千斤顶进行沉降调整，当调整至指定 位置时，将千斤顶上的钢圈利用人工锁死。使新桩的大部分位移通过千斤顶顶升的预压来抵消，从 随时收集各个柱子沉降信息，在个别柱子出现沉降

而通过主动加载实现冲孔桩替代原桩受力。时，进行单个柱子的调整。直至每个柱子不再发生沉降 为止。3. 6.1千斤顶的选用.布置根据计算该托换工程选用100t液压千斤顶，该千

斤顶顶升长度150mm,底座直径210mm.行程为

3.7桩基截断当新旧桩基完成受力转换后，经监测验证拟切断的 障碍桩桩基桩身轴力接近为零后，待新的托换桩基沉降 稳定后采用千斤顶自带机械自锁装置进行锁定。采用静

40mm。该千斤顶的特点是外侧钢壁有螺旋丝扣，外套

钢圈。在调整过程中时刻使千斤顶上的外钢圈与次梁紧 密贴紧，防止突发情况发生时引起柱子突然下降。千斤顶安装时应保证千斤顶的轴线垂直。每个次梁

力切割设备对障碍桩进行对称切割。上布置4台千斤顶。每个柱子的千斤顶为一组，在单个 柱子出现沉降时进行单独调整。3.8封桩托换工作全部完成、盾构机通过后，按照要求进行

3. 6. 2千斤顶预压及预顶升千斤顶的控制采用PLC液压同步控制系统，该系

统可以实现力和位移的同步控制；PLC液压同步控制系 统由液压系统（油泵、油缸等）、检测传感器、计算机 控制系统等几个部分组成。顶升控制界面中包含了油源 压力，位移等数据。液压系统由计算机控制，可以全自

监测一定时间后，建筑物无沉降变化时，即可按照设计 要求进行主梁与次梁的连接工作，使之成为一个整体

结构。主次梁连接施工：①在主次梁施工时预留连接用的 钢筋孔；②按照千斤顶高度进行制作相应高度的钢垫

动完成同步位移，实现力和位移控制、操作闭锁、过程 块；③截桩完成后，在保持预顶力稳定不变的情况下,

• 101 •路桥市政与火电工程将千斤顶超顶1〜2mm,将钢垫块放置在主次梁之间； ④千斤顶回落.使次梁荷载通过钢垫块传至主梁；⑤将 预留钢筋孔内进行注浆；⑥连接点钢筋、模板施工；⑦ 最后采用微膨胀混凝土进行浇筑•同时预留注浆孔；⑧ 预留注浆孔内灌注C35水泥砂浆填充托换次梁底与主

梁连接处之间的空隙.灌浆压力约IMPa。4施工自动化监测4.1桩基托换自动化监测II的由于桩基托换施工可能引起建筑物局部沉降甚至结 构的开裂，盾构掘进引起建筑物发生不均匀沉降等.为

保证建筑物以及地表路面、地下管线的安全.在桩基托 换和盾构掘进施工过程中采用了自动化监测。其目的 在于：（1） 通过施工全过程结构位移进行实时监测，将其

控制在设计警戒值内.保证被托换建筑物的安全。（2） 通过对施工监测数据的相关分析和信息反馈，

掌握托换施工的变形情况.及时修正设计和指导施工， 对托换施工过程进行有效的预测和控制.优化施工

工序。（3） 通过被托换建筑物长期监测.判断被托换建筑

物是否处于安全状态。4.2桩基托换沉降控制标准及控制值根据国标《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—

2002）及桩基主动托换设备的特点.自动化监测系统单

点沉降预警值（控制指标）设定为2mm.两沉降点之间

的沉降差预警值（控制指标）设定为不超过0.002L （L

• 102 •为两沉降点水平间距），一旦沉降超预警值，即可通过 桩基主动托换控制系统对建筑物沉降进行调整.确保了 安全。该栋建筑物在盾构下穿半年后的监测数据显示.累 计沉降值最大点为一8mm,最大沉降差值为4mm。所

有监测值均满足规范及设计要求.被托换建筑物未出现 任何异常。托换施工过程中.托换主梁端上抬量.托换主梁的 挠度.全部符合设计要求。托换梁与被托换柱间未见滑 移.托换梁及其他结构均未见裂缝产生。施工监测结果表明，本次桩基主动托换施工完全符

合设计要求.并达到了预期的质量安全效果。本次托换

施工的成功为桩基主动托换施工工艺做岀了有益的探索

并为之今后的发展积累了宝贵的经验。5结语由此可见采用桩基主动托换技术保留既有建筑的方 法，成本低，环保节能.减少建筑垃圾量.减少新建材 应用量，节约资源.同时针对具体工程，提出技术先

进、安全可靠的托换方法，对于工程本身和托换技术发 展，都具有重要意义。参考文献[1] 陈光.高架桥桩基础主动托换施工技术及监控[J].

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