维普资讯 http://www.cqvip.com 施工技术 建材与装饰２００７年７月下旬刊 桩基托换施工技术及其在深圳地铁中的应用 孙伟辉 （广州市地下铁道总公司） 摘 要：本文简要介绍了深圳地铁３Ｃ标段百货广场桩基托换工程所采用的主动托换技术，以期对这项技术的发展和推广应用尽勉 关键词：桩基；托换技术 １简介 建筑物及周边环境的安全。 另需托换百货广场连廊柱下４根排桩和华中国际酒店门廊 １．１托换技术简介 柱６根、门厅柱１０根，因轴力较小，采用桩基托被动托换技术。 桩基托换技术一般用于建筑物地下基础改造，是进行地基 本文主要介绍百货广场桩基主动托换的施工技术。 处理和加固的一种方式，它主要解决既有建筑物的地基加固问 题、既有建筑物基础下需要修建地下工程以及新建建筑工程影 响到既有建筑物安全时需要处理等问题。 桩基托换技术是一种技术难度大、费用较高、工期较长、风 险性较强的一种特殊施工方法，具有涉及专业类别多、科技含量 高、环境安全保护问题突出的特点。 １．２托换分类 百货广场桩基托换平面布置图 根据目前国内外对托换技术的运用状况及其核心技术机理 的不同，主要分为主动托换和被动托换两种： 被动托换技术是原桩在卸载的过程中，上部结构荷载随托 换结构的变形，被动地转换到新桩，托换后对上部结构的变形无 法进行，一般用于托换荷载较小的托换工程，相对可靠性较 低。 主动托换是原桩在卸载之前对新桩和托换结构施加荷载， 以部分消除托换体系长期变形的时随效应，并在上部的荷载转 换过程中，对托换结构及上部结构的变形可以运用顶升装置进 百货广场桩基托换立面图 行动态，一般用于托换荷载大或结构变形要求高的托换工 程，相对可靠性较高。 ３主动托换技术难点 ２深圳地铁３Ｃ标桩基托换工程概况 本托换工程托换轴力大，托换工程施工操作空间小，需在地 下室负三层施工，托换位置处于断层破碎带，地质条件差，加上 深圳地铁一期工程３ｃ标段（国贸一老街区间北段）暗挖区间 又处于闹市区，周边环境复杂，环境要求高，具有以下难点： 隧道穿越百货广场裙楼桩基础群及华中国际酒店桩基础，需要 （１）大轴力托换力的转换过程复杂，施工操作即监控施工难 对两栋大楼桩基进行托换。 度很大。 其中百货广场需托换９层裙楼工程桩６根（桩径 １６００、 （２）地质差，需进行地基加固，并采取止水措旌，桩基成孔和 ２０００，桩基，端承桩），采用主动托换，托换新桩采用１２根 确保不影响旧桩的安全是本工程成功的关键。 ２０００人工挖孔桩，设计最大被托换柱轴力１８９０３＂，被托换结构 （３）场地条件差，净空小，需对机械设备进行特殊改造。 柱的最大允许沉降值３ｍｍ，顶升值ｌｍｍ，利用地下室负三层作 （４）控制沉降和托换难度大，最大允许沉降值３ｍｍ，顶 为施作空间，并把结构转换层设于地下室。 升值ｌｍｍ，要求严格。 该区域的工程地质条件及水文地质条件较差，地下室负三 （５）施工全过程要实时监控量测，及时准确反馈指导施工。 层底板以下地层自上而下依次为花岗片麻岩残积层、全风化、强 风化、中风化，并在花岗片麻岩岩层中发育有Ｆ４ 断层。地下水 ４主动托换实施方案 按赋存介质分为孔隙潜水、基岩裂隙水及断层带水，具有较大为 承压性，透水性强。另外受建筑物柱网布局的制约，使部分托换 百货广场被托换桩的边桩所承受轴力较小，中间桩所承受 新桩桩位距离既有桩净距较近（不足２．Ｏｒｅ），而新桩深度长于既 轴力较大。先托换边桩，可以利于其托换结构安全储备相对较大 有桩。因此，在托换新桩开挖施工过程中存在因地层大量失水及 的优势，在托换后通过千斤顶使上部结构处于微顶升状态， 施工对既有桩底持力地层的扰动等问题，将直接影响百货广场 为中间柱分担部分轴力，减少中间大轴力柱下桩基的托换风险： 另一方面，通过先托换小轴力桩基有利于清晰、熟练地掌握托换 ・１８８・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 建材与装饰２００７年７月下旬刊 规律，研究托换施工中存在的问题，一定程度上为大轴力桩基托 换施工起示范、演练作用，为确保大轴力桩基托换的成功奠定了 经验基础。为此，最终确定托换顺序为先边桩后中间桩，即：１Ｅ、 ３Ｂ、１Ｄ、２Ｃ、２Ｄ、３Ｃ。桩基托换实施方案见框图。 ４．１托换新桩施工对环境安全保护的措施 百货广场裙楼６根基础桩的托换采用１２根由２０００人 工挖孔桩作为托换新桩，新桩持力层进入中风化岩层１．Ｏｒｅ以 上。由于该区域的工程地质条件及水文地质条件较差，而且托换 新桩开挖施工将直接影响百货广场建筑物及周边环境的安全， 因此在托换新桩（由２０００人工挖孔桩）施工过程中主要采取了 以下保护环境安全的技术措施： （１）百货广场托换新桩施工前，于新桩桩位外围设置厚度 １．Ｓｉｎ的化学双液注浆截水帷幕，以提高孔桩周围岩土的物理力 学性能及减弱其渗透性，阻断桩孔与透水地层的水力联系。 （２）百货广场１２根托换新桩的施工分三批进行，孔桩 同时开挖的数量并加大施工间距，以减少地层的失水量并减弱 开挖对建筑物基础的扰动叠加影响。 建立建筑物沉降、变 形监测系统 托换新桩（人工挖孔桩）施工 Ｈ 桩顶扩大桩帽施工 篓 曼堂 妻耍 齿槽、涂刷砼界面粘结剂 植锚筋、１ ｌ Ｌ＝ ＝二＝＝＝＝＝＝ｌ五 ｉ 磊 二 ＝ 建立托换结构位移、 变形及虚力监测系统 Ｉ 堡墨塑竺 望苎：查壁堑 ＿工 桩基托换实施方案框图 （３）百货广场托换新桩施工至相邻（桩间净距不足２．Ｏｍ）既 有桩底以上２．Ｏｍ时，即缩短每循环开挖施工进尺（开挖步距小 于０．５ｍ），加强人工挖孔桩护壁钢筋混凝土，实施即时跟踪监测 以掌握施工对上部结构物的影响，适时调整施工措施。 ４．２托换梁与结构柱接头构造技术 百货广场裙楼桩基托换梁柱节点处理采用梁包柱式，如何 保证粱柱接头的抗剪强度，满足托换结构传递荷载的要求，关键 在于解决梁柱接头的构造问题。 由于梁柱接头内部的传力过程较为复杂，很难通过量化的 数值理论计算手段分析研究，铁道部科学研究院采用了模型试 验的应用研究方式，通过选取本次托换最不利条件下的梁柱斜 交状态，模拟实际情况按１：４比例构造了五种接头型式进行对 比试验，并对试验结果进行了深入分析，得出结论为梁柱接头采 用“企口＋锚筋＋预应力”的构造措施，可以保证托换过程和使用 过程梁柱接头安全不滑移。“企口＋锚筋＋预应力”的接头构造是 指在接头柱表面钢筋保护层厚度范围凿齿槽（ｅＰ企口）、涂刷混 凝土粘结剂、植入一定数量的销栓锚筋以及在托梁内设置纵横 向预应力，来提高接头抗剪承载力。 施工技术 百货广场桩基托换工程施工前，在施工现场又进行了１：２ 比例梁柱接头强度模型试验和１：４比例整体托换结构模型试 验，检验了接头构造的尺寸效应影响，并验证了接头构造方案的 可靠性。 ４．３托换梁的双向预应力混凝土结构 百货广场桩基托换的转换层设在地下室负三层，层高３．２ｍ， 结构柱间连系梁部位净高仅２．６ｍ，柱间距８．０ｍ。根据上部结构 作用于被托换结构柱的荷载以及现有空间所要求托换梁的跨高 比限值，选定托换梁的结构型式为双向预应力混凝土结构。 托换大梁采用双向预应力混凝土结构，提高了梁体的截面 刚度，可以有效减少梁体结构变形及防止梁体裂缝，并大大提高 了托梁的抗剪承载力。因结构柱与托换梁基本处于斜交状态，所 以梁体仅纵向预应力不利于斜交面结合强度的提高，同时设置 横向预应力，一方面使托梁混凝土处于双向受压状态，改善托换 大梁的受力条件，另一方面与纵向预应力配合有利于梁体新浇 混凝土与结构柱旧混凝土之间的握裹，提高了接头的抗剪强度。 托换梁纵向预应力钢筋采用钢绞线束，横向预应力钢筋采用 ３２高强精扎螺纹粗钢筋。 ４．４托梁、新桩间顶升装置及安全自锁的设置 百货广场桩基托换采用主动托换技术，需在托粱、新桩间设 置加载千斤项，千斤项装置的设置位置要保证梁体在两端顶升 过程中均衡、稳定，不对被托换柱产生较大的附加弯矩，不影响 托梁、新桩在托换后的可靠连接，而且千斤项装置的安装、拆除 方便。 施工时，在桩顶施作扩大桩帽，在托梁、桩帽间预留连接钢 筋及接驳器，用以待托换完成后实现托梁、新桩的钢筋混凝土连 接。在新桩扩大桩帽部位，根据托梁、新桩的位置关系对称布置 ５００ｔ级加载千斤项装置，其数量根据新桩距被托换结构柱的距 离长短分为二个和三个，每一新桩上的千斤项均选用校验系数 相接近的并联使用。 此外，为确保在桩基托换过程中的万无一失，于每一托梁端 桩帽上设置了三个机械螺旋式的安全自锁装置，其操作将随加 载千斤项同步升降，对托换梁体的稳定及加载千斤顶的使用起 安全保险作用，这三个安全自锁装置将永久地置于托梁、新桩间 的钢筋混凝土连接体内。 ４．５预顶升、截桩技术 百货广场桩基托换预项升、截桩过程是对整个托换体系进 行原位检验，预超负荷加载以消除托换梁、新桩的部分长期变 形，以及实现托换荷载由原桩向新桩转换的最关键环节。该阶段 的实施是在高精度（位移量测精度０．１ｍｍ，应变量测精度ｌｘｌＯ４ 的测试系统监控以及对监测数据的分析指导下，经过精心组织、 精细化操作而完成。 ４．５．１预顶升 预顶升是指在截桩之前，通过托梁、新桩间的加载千斤顶分 级施加原桩目前所承受实际轴力的１２０％，这时上部结构将有微 量项升（控制在ｌｍｍ以内），使新桩预先承受超过托换后的荷载 量而在短时间内完成部分沉降变形，同时对托换梁及梁、柱接头 受荷变形情况进行检验，确定其是否处于安全工作状态。 ４．５．２截桩，实现荷载的转换 托换体系在经过超载预项升检验，处于安全工作状态后，逐 ・１８９・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 施工技术 建材与装饰２００７年７月下旬于Ｕ 分析砌体温度裂缝的成因及防治对策 李海兴 摘要：砌体温度裂缝是建筑的顽固通病，如何去采取有效的措施去避免其出现，本文对此从客观、设计、施工方面进行了分析，且提 出了防治措施。 关键词：砌体；温度裂缝；防治对策 砌体结构内部产生应力，并且超过其所能承受的抗拉、抗剪 极限强度，砌体就出现裂缝。砌体裂缝主要有：沉降裂缝、温度裂 缝、超载裂缝、振动裂缝、筒拱砌体裂缝等。其中温度裂缝在工程 ｆ２一ｆ１——温度差； 旷一结构材料的线系数；结构为５ｘｌＯ￣，混凝土为ｌＯｘｌＯ￣ 据上式，在相同温差下，由于混凝土的变形值比砖砌体的变形值 中最为常见，它直接影响建筑物的美观，功能上造成渗漏，用户 因此对建筑物的质量产生疑虑，引发许多纠纷，不少建筑物也因 大，因而在混凝土与砖砌体的交接面处产生裂缝。 温度裂缝的特征：一般出现在房屋的檐口下或屋顶梁与砌 体交接处，外墙顶部分布，是两端较多，向中部逐渐减少，还有包 此要进行返修，但返修的效果通常都不理想，多数只能在短期内 治标而不能治本，一段时间后，裂缝又会出现，再修，再出现，经 济上造成极大的浪费。对于砌体温度裂缝这种建筑顽固通病，作 为工程施工人员，我们不能一味强调客观原因的影响，积极的态 角现象，即四角严重，并向中间发展。以上裂缝主要是由于屋面 混凝土结构直接承受太阳辐射，其温度远高于墙体，因温差而引 起。以广东为例，夏季屋面温度可高达６０℃ ７０℃，而内墙墙面仅 度应该是寻找其产生的原因，从而采取有效的措施去避免其出 现。 为３０℃左右，如果屋面没有良好的隔热措施，则屋面结构的温度 变形，大体上以中部为零，两端最大，而四大角处因变形的交汇 而显得更为严重。 １造成砌体温度裂缝的原因 １．１客观原因 温度裂缝多发生在建筑物的最顶层，主要是因为顶层是受 温度变化的影响最大最直接，砌体构件在温度小时，伸长或缩短 １．２设计原因 在一般的设计图纸里，都没有特别针对温度裂缝而采取的 措施，没有增加高裂部位砌体的砂浆强度，或减少结构区间的长 度等。 １．３施工方面的原因 ｆ１１砂浆的性能原因：除了强度处，砂浆的变形性和砂浆的流 动性、保水性都对温度裂缝的多与少及产生与否有影响。砂浆变 形性能将直接影响砌体承受弯剪应力和拉应力大小，砂浆的流 的变形值△０【，与构件长度、所处温度、结构材料性有关，其关系 为： ＡＬ－Ｌ（ｔ２－ｔ１）。 其中： ——砌体结构长度； 动性ｆ即和易性）和保水性好，容易使其铺成厚度和密实性都较均 ．．●…．●…・●…・●…・●…・●・…●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…‘●…・●…‘●… ●・ 级卸载至原轴力设计值估算值的４０％（据科研示范桩研究结论， 原柱轴力设计值估算值的４０％接近于原柱实际轴力）作为截桩 的空间内进行，其工程风险、技术含量和施工难度高，是一项集 科研、设计、施工为一体的项目。百货广场５根桩基在整个 托换过程中，使上部结构的变形控制在Ｔ＋ｌｍｍ以内。 荷载，锁定千斤顶及安全自锁装置，随后组织实施分步截桩。在 分步截桩过程中，为确保上部结构荷载由原桩安全、平稳转换到 我国的托换技术及其应用的数量和规模，随着工程建设的 不断发展，将会越来越多，技术也日趋成熟，取得的社会效益日 益显著。通过深圳地铁３Ｃ项目桩基托换工程的时间，我们认识 和掌握了托换技术，对企业的技术发展将是一个贡献。仅以此文 对次施工技术作一浅述，以促同行们认识和跟踪这一技术的发 展。 新桩，当原桩截损５０％截面后，每一步的截桩施工均在监测信息 的控制指导下，待托换系统及上部结构变形因荷载转换而调整 趋于稳定后，再进行下一步截桩施工，逐步实现荷载转换完成。 ４．６新桩、托梁的连接 ’ 主动托换在实现荷载的转换之后，暂缓新桩与托梁间的连 接，由于地铁区间隧道从百货广场桩基群中穿越，当受隧道工程 施工影响使上部结构基础沉降较大时，可以通过千斤顶装置的 微量升降来适当平衡各结构柱间的沉降差异，以保证托换 结构和上部结构处于安全受控状态，待暗挖地铁区间隧道施工 完成及周边环境的变形基本稳定以后再完成新桩、托梁间的连 接。 院． 参考文献 川深圳地铁一期工程桩基托换研究基本结论和建议，铁道部科学研究 『２】混凝土结构设计规范． ｆ３】混凝土结构原理，同济大学混凝土结构教研室． 『４１深圳地铁一期工程区间隧道（国贸至老街）桩基托换工程设计施工 ５结束语 深圳地铁百货广场桩基主动托换轴力大，施工在地下狭小 图，铁道部第二勘测设计院． ・１９０・
