地鐵車站下穿城市立交橋基礎(chǔ)兩次托換技術(shù)

1、地鐵車站下穿城市立交橋基礎(chǔ)兩次托換技術(shù)匯報(bào)人：李金亮中鐵隧道集團(tuán)四處有限公司福建長(zhǎng)平公路2標(biāo)項(xiàng)目2017年11月青島交流題綱一.前 言二.項(xiàng)目簡(jiǎn)介三.托換方案設(shè)計(jì)四.施工步驟及操作要點(diǎn)五.施工監(jiān)測(cè)六.結(jié)束語(yǔ)一、前言一、前言 在進(jìn)行城市地鐵的設(shè)計(jì)與修建中，不可避免的遇到與城市立交橋（或城市民房建筑物）基礎(chǔ)樁基發(fā)生沖突，樁基托換技術(shù)的應(yīng)用已是一個(gè)技術(shù)性強(qiáng)且行之有效的解決辦法，而在地鐵修建的過(guò)程中又往往要保證不影響橋梁或民用建筑物正常使用情況下進(jìn)行施工作業(yè)。由于受地鐵空間的限制因素，樁基托換往往需要進(jìn)行多次的力學(xué)轉(zhuǎn)換，比如第一次轉(zhuǎn)換到臨時(shí)托換樁上，第二次轉(zhuǎn)換到車站主體結(jié)構(gòu)上。而在基坑作業(yè)的情況下，進(jìn)

2、行橋梁樁基的兩次受力轉(zhuǎn)換是一種技術(shù)難度大、費(fèi)用較高、工期較長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)性高的一種特殊施工方法，具有涉及專業(yè)性強(qiáng)、科技含量高、環(huán)境安全保護(hù)問(wèn)題突出的特點(diǎn)。結(jié)合成都地鐵衣冠廟站（高新大道站）地鐵車站下穿城市立交橋基礎(chǔ)兩次托換技術(shù)的成功應(yīng)用，有效地解決了車站空間進(jìn)行橋梁托換不影響正常通行的難題。 一、工法立項(xiàng)該如何選題二、項(xiàng)目簡(jiǎn)介一、工法定義及要求二、項(xiàng)目簡(jiǎn)介2.1 工程概況 衣冠廟站是成都地鐵3號(hào)線一期工程的中間站，為地下二層島式車站，站后設(shè)單存車線。站位處于一環(huán)路與衣冠廟立交橋的交叉路口，車站主體沿一環(huán)路呈東西向布置。衣冠廟立交橋上跨衣冠廟車站，橋面為雙向4車道，橋?qū)?5.1m，橋梁結(jié)構(gòu)為15片單箱

3、單室小箱梁組成，瀝青混凝土路面。橋墩與車站中心軸線交角為89。衣冠廟立交橋6橋墩樁基位于車站中央與車站主體結(jié)構(gòu)相沖突，需對(duì)該橋樁進(jìn)行托換處理；橋下凈空5m，橋墩基礎(chǔ)為兩根長(zhǎng)15.5m、直徑1.5m摩擦樁，樁中心距離6.5m，承臺(tái)高度1.5m，平面尺寸9.0 x2.5m?；瑒?dòng)式箱梁臺(tái)座二、項(xiàng)目簡(jiǎn)介6#號(hào)橋墩6橋墩基礎(chǔ)為兩根直徑1.5m、長(zhǎng)15.5m的摩擦樁，樁中心距離6.5m，樁頂承臺(tái)9m（長(zhǎng))x2.5m（寬）x1.5m（高），C30砼澆筑。車站主體結(jié)構(gòu)橫斷面簡(jiǎn)支梁橋5m20.7m15.5m2.2 建（構(gòu)）筑物位置關(guān)系 衣冠廟立交橋?yàn)楹?jiǎn)支梁橋，跨度20.7m，橋下凈空約5m，橋面瀝青混凝土路面。

4、6#橋墩位于車站中心正上方，承臺(tái)底面距車站頂頂面為1.352m。二、項(xiàng)目簡(jiǎn)介2.2 建（構(gòu)）筑物位置關(guān)系 衣冠廟立交橋是進(jìn)城方向上跨一環(huán)路的主干道，對(duì)進(jìn)、出城方向的交通有很重要的作用。于2003年4月26日通車，為簡(jiǎn)支梁橋，橋?qū)?5.1m，跨度20.7m，橋下凈空約5m，橋面瀝青混凝土路面。6#橋墩位于地鐵車站中心正上方，橋梁樁基修建時(shí)采用人工挖孔成樁，樁中心距離6.5m，承臺(tái)底面距車站頂板面為1.352m。承臺(tái)頂面與道路地面的高差為0.35m。相對(duì)位置關(guān)系剖視圖1.352m二、項(xiàng)目簡(jiǎn)介2.3 車站地質(zhì)情況 根據(jù)勘察報(bào)告，在立交橋下地鐵車站基坑開(kāi)挖范圍內(nèi)土層主要為雜填土粉質(zhì)粘土松散卵石土、稍密

5、卵石土、車站底板位于中密卵石土層中。二、項(xiàng)目簡(jiǎn)介2.4 施工邊界條件 樁基托換段在盾構(gòu)機(jī)安裝及始發(fā)范圍，工程的進(jìn)度直接影響到盾構(gòu)機(jī)的始發(fā)時(shí)間。業(yè)主要求工期要求安全要求 衣冠廟立交橋?yàn)檫M(jìn)城主干道，在進(jìn)行二次的受力轉(zhuǎn)換過(guò)程中不能影響立交橋的正常通行。 在不影響衣冠廟立交橋正常通行的情況下安全的完成二次受力轉(zhuǎn)換，是項(xiàng)目安全控制中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。工藝控制需要 兩次托換中，橋梁橋墩累計(jì)豎向位移控制值在10mm以內(nèi),水平位移控制為5mm，工藝施工技術(shù)要求較高。三、托換方案設(shè)計(jì)三、托換方案設(shè)計(jì)3.1 托換方案設(shè)計(jì) 采用被動(dòng)托換和主動(dòng)托換相結(jié)合的方法進(jìn)行兩次托換：第一次轉(zhuǎn)換為原橋樁基卸載截除后，將橋墩被動(dòng)托換至地

6、鐵車站圍護(hù)樁及基坑內(nèi)臨時(shí)立柱樁上（被動(dòng)托換）；第二次待車站主體結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，截除臨時(shí)立柱樁基，對(duì)托換結(jié)構(gòu)及上部結(jié)構(gòu)的變形運(yùn)用同步頂升裝置進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)控，以消除托換體系長(zhǎng)期變形的時(shí)間效應(yīng)，將橋墩主動(dòng)托換至車站主體結(jié)構(gòu)上方（主動(dòng)托換）。 托換樁為沖擊鉆孔樁，托換梁采用混凝土梁。托換梁在與原橋墩相交處采用“齒槽+植筋”的方式與原橋墩相結(jié)。圍護(hù)樁車站頂板一、工法立項(xiàng)該如何選題3.2 施工方案的優(yōu)化 1、基坑內(nèi)臨時(shí)立柱樁：原設(shè)計(jì)方案為樁基礎(chǔ)+格構(gòu)柱，考慮施工過(guò)程中橋梁限高的要求及格構(gòu)柱的垂直定位困難，格構(gòu)柱的方案不易保證質(zhì)量，經(jīng)與設(shè)計(jì)協(xié)商后，樁基礎(chǔ)+格構(gòu)柱方案優(yōu)化調(diào)整為樁基礎(chǔ)。 2、二次主動(dòng)托換原設(shè)

7、計(jì)方案為兩臺(tái)500噸千斤頂，單個(gè)千斤頂預(yù)頂力設(shè)計(jì)為4000KN;現(xiàn)與設(shè)計(jì)協(xié)商后，采用同步頂升加載設(shè)備QF35020型兩臺(tái)、QF65020型兩臺(tái)千斤頂及配套油泵，千斤頂行程為200 mm，千斤頂最大壓力3500 kN、6500 kN，千斤頂帶手動(dòng)自鎖裝置。三、托換方案設(shè)計(jì)四、施工步驟及 操作要點(diǎn)4.1 托換方案施工步驟四、施工步驟及操作要點(diǎn)四、施工步驟及操作要點(diǎn)4.2 操作要點(diǎn) （1）圍護(hù)樁及臨時(shí)立柱樁：鉆孔樁采用沖擊鉆成孔（橋梁下方受高度限制），跳樁法施工，圍護(hù)樁及臨時(shí)立柱作為前期托換樁基、均采用1200水下C30鉆孔灌注樁，圍護(hù)樁基坑底以上樁長(zhǎng)11.83米。 （2）樁基壓漿：托換樁基施工完成

8、后，為提高樁端承載力，減少沉降，避免因托換樁基之間產(chǎn)生差異沉降對(duì)托換結(jié)構(gòu)造成不利影響，采用樁底后注漿，使?jié){液對(duì)樁底附近的樁周土層起到滲透、填充、壓密和固結(jié)等作用。注漿材料采用42.5級(jí)水泥，水灰比0.60.7，注漿壓力26Mpa。注漿量3m3/根。成樁2天后注清水打開(kāi)通道并進(jìn)行壓水試驗(yàn)，5天以內(nèi)完成壓漿工作。施工平臺(tái)開(kāi)挖圍護(hù)樁及臨時(shí)立柱施工四、施工步驟及操作要點(diǎn)4.2 操作要點(diǎn) （3）界面處理：車站縱向布設(shè)托換梁對(duì)原承臺(tái)進(jìn)行握裹，為了讓新舊結(jié)構(gòu)共同協(xié)調(diào)作用，新老混凝土界面均要求處理，將舊混凝土表面鑿毛深度1020mm左右，原構(gòu)件表面鑿成不小于6mm齒狀接觸面。鑿毛后用水清洗干凈，在托換梁混凝土

9、澆注前4小時(shí)涂刷環(huán)氧樹(shù)脂砂漿界面劑，鑿毛時(shí)若發(fā)現(xiàn)裂縫等異常情況，應(yīng)立即采取臨時(shí)安全加固措施，并反饋信息給設(shè)計(jì)人員。 （4）植筋： 用于抗拔的植筋孔深不小于15d，用于抗剪的植筋孔深不小于10d，本工程植筋孔深為350mm。本工程植筋孔徑孔徑為31mm。鉆孔時(shí)若碰到鋼筋則立即停止鉆進(jìn)，移動(dòng)孔位后再鉆；鉆孔用水或空氣沖干凈。植筋膠應(yīng)進(jìn)行試配，觀察凝固時(shí)間和效果。四、施工步驟及操作要點(diǎn)4.2 操作要點(diǎn)四、施工步驟及操作要點(diǎn) （5） 托換預(yù)頂加載：采用分級(jí)加載原則，共分十級(jí)加載，每級(jí)荷載增量為千斤頂加載上限值的10%，不可一次加載到最大值。每級(jí)加載需保持10min，等結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后方可加次級(jí)荷載。被托換樁

10、的上抬量不能大于1mm，大于此值應(yīng)停止加載。在加載過(guò)程中同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)測(cè)托換梁裂縫的產(chǎn)生及發(fā)展，最大裂縫寬度大于0.1mm時(shí)，停止加載。預(yù)頂施工時(shí)應(yīng)對(duì)臨時(shí)立柱軸力進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，加載過(guò)程中單根軸力大于4000KN時(shí)應(yīng)停止加載，加載時(shí)所有千斤頂應(yīng)聯(lián)動(dòng)并保待同一頂升力，并進(jìn)行自鎖，防止漏壓現(xiàn)象引起的沉降。 4.2 操作要點(diǎn)高空滑移完成后的鋼桁架屋面四、施工步驟及操作要點(diǎn)4.2 操作要點(diǎn) （6）澆混凝土支座：托換梁下部、車站中柱上方設(shè)置1300（長(zhǎng)）*1200（寬）*630（平均高）mm鋼筋砼支座，支座豎向鋼筋錨入車站中柱內(nèi)，待預(yù)頂施工完成，且保持預(yù)頂力穩(wěn)定不變的情況下，澆注微膨脹自流平混凝土，注意保證

11、澆注砼的密實(shí)性，支座頂部設(shè)置注漿管，混凝土齡期到后壓灌環(huán)氧樹(shù)脂。 （7）原橋梁樁基截樁：截樁前應(yīng)做好各項(xiàng)應(yīng)急措施，要求在截樁過(guò)程中盡可能減少對(duì)整個(gè)托換系統(tǒng)的振動(dòng)。每次切斷口的深度不得超過(guò)100mm，且應(yīng)遵循由外向內(nèi)，截樁過(guò)程若發(fā)現(xiàn)臨時(shí)立柱軸力監(jiān)測(cè)值超過(guò)4500KN時(shí)應(yīng)立及停止施工通知設(shè)計(jì)單位。截樁斷口高度應(yīng)與托梁3底面保待在同一平面內(nèi)，截樁完成切口斷面使用結(jié)構(gòu)膠找平。四、施工步驟及操作要點(diǎn)五、施工監(jiān)測(cè)五、施工監(jiān)測(cè) 施工監(jiān)測(cè)是決定工程成敗的重要環(huán)節(jié)，為了確保上部結(jié)構(gòu)的正常安全使用，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)根據(jù)每個(gè)施工步驟可能對(duì)結(jié)構(gòu)造成的影響進(jìn)行布置。采用信息化施工技術(shù)以信息指導(dǎo)施工。托換過(guò)程中對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析。發(fā)現(xiàn)同題及時(shí)提出，并對(duì)有關(guān)托換頂升參數(shù)進(jìn)行修正。在托換或頂升過(guò)程中對(duì)托換粱上部墩柱的位移、沉降情況、托授粱的變形進(jìn)行嚴(yán)密檢測(cè)，進(jìn)行情息化施工，以便確保安全和質(zhì)量。沉降監(jiān)測(cè)采用蘇州一光DSZ2水準(zhǔn)儀+FSI平板測(cè)微器。監(jiān)測(cè)頻率在各級(jí)預(yù)頂加載停止結(jié)束后5 min、10 min、15 min各測(cè)讀1次。樁基托換監(jiān)測(cè)項(xiàng)目如下表所示。附表：樁基托換監(jiān)測(cè)項(xiàng)目指標(biāo)六、結(jié)束語(yǔ) 直至整個(gè)托換系統(tǒng)受力轉(zhuǎn)換完成，橋梁支座強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，在承受橋梁整體荷載的同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)3個(gè)月（月/14次），確認(rèn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，托換完全結(jié)束，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，橋梁最大沉降