浅谈复杂环境下的桥梁桩基托换施工工法

张剑辉

粤水电轨道交通建设有限公司 广东 广州 510610

1 工程概况

广州市轨道交通十四号线二期马务站采用明挖岛式车站，车站长度为140.2m，标准断面宽度为21.9m，底板埋深约27.55m，底板底标高约-15.15。车站施工期间，黄石立交C匝道位于车站影响范围，C匝道为桩基础，桩径1～1.2m，桩长约22m。C匝道位于基坑上方，原桩基础除会影响地铁车站的建筑装修外，地铁施工期间对桥桩还可能存在碰撞、沉降，倾斜风险；因此在车站基坑施工前，需对基坑范围内的C匝道桩基“C1～C4”桩进行托换。

图1 马务站桩基托换平面位置图

2 周边复杂环境及地下管线概况

马务站东南侧为黄石家私广场，电力试验研究院，广州市白云区人民法院，西南侧为机场高架，松园岭社区，白云供电局、黄石商务大厦，西北侧为黄石公共汽车总站，东北侧为成丰大厦，广州市信孚黄石中学[1]。

黄石立交C匝道桥桥桩托换，C3、C4桥桩托换处地下管线200200电信光纤4孔4条，C1、C2桥桩托换处地下管线有电力、燃气、通信、雨水、污水管线，地下管线复杂，桩基托换施工前需对地下管线进行迁改。

3 桩基托换设计概况

黄石立交匝道桥C匝道桥4个桥墩在基坑开挖前需进行托换,托换基础利用围护结构钻孔桩及主体结构先施做的抗拔桩钢管混凝土柱[2]。其中C1、C2、C3桥桩采用2500mm*2000mm托换梁托换，C4采用3000mm*2000mm托换梁托换。

图2 托换平面布置设计图

4 施工顺序

桩基托换施工顺序应结合马务站围护结构施工及结构钢管混凝土柱施工同时安排。

管线迁改→施工托换桩（钻孔灌注桩、钢管柱）→开挖桩基托换基坑→原桩植筋、进行界面凿毛处理→浇注桩基托换梁→千斤顶预顶→原桩截桩→封桩（微膨胀混凝土浇筑）→回填[3]。

4.1 托换桩施工

桩基托换施工，托换桩采用围护结构Φ1200mm钻孔灌注桩、主体结构抗拔桩与Φ1000mm钢管柱兼作，钢管柱基础采用直径Φ1800mm抗拔桩钻孔灌注桩基础。

因受黄石立交C匝道桥下净空影响，钻孔灌注桩采用冲击钻施工，抗拔桩钢筋笼、钢管柱、柱内钢筋笼必须分多节进行吊装，为本工程的一个难点。

4.2 基坑开挖

根据马务站地质情况，托换梁基坑开挖采用（1:1）放坡开挖的方式进行开挖，边坡支护采用挂单层钢筋网（ф8@150*150）喷射混凝土100mm进行支护。

4.3 原桩植筋与界面凿毛处理

具体工作中，为确保新建托换梁与托换桩的良好结合，应对原桥墩柱与托换梁结合的部位进行凿毛，并且两者应通过植筋进行连接，植筋施工主要包括钻孔、注射锚固剂以及植筋环节。在钻孔方面，按照实际的植筋位置[4]，选择冲击钻进行钻孔，直径保持在26mm。完成钻孔工作后，需要对孔内灰尘进行彻底清理；在注射锚固剂方面，应用的是双组份A级植筋胶，通过专业注射枪将其注入至钻孔中；在植筋方面，在钻孔中插入钢筋，按照螺旋形方式植入，每隔300mm，将200mm钢筋植入桩内，共植入长度400mm，保持所有钢筋平均分布，与新做托换梁钢筋形成整体。

4.4 托换梁施工

托换梁施工分两期，一期施工桩顶预顶承台，安装预埋钢板等，预顶承台需预留一圈Φ16@200钢筋，埋入承台1000mm，后期施工与托换梁连接。二期施工上部托换梁。托换梁浇筑选择分层浇筑的方式，每层高度≤50cm，浇筑时，振捣人员需要将振捣棒插入到梁内，进行充分的振捣，确保混凝土的密实度。

4.5 千斤顶预顶

整个托换体系中，预顶是一项较为关键的工作，此项工作主要目的是：第一，消除托换新桩变形对整个托换体系造成的不良影响，防止造成不均匀沉降问题的发生；第二，检验托换梁托换体系的承载能力是否满足桥梁通车规范要求。托换千斤顶预顶加载环节需要依据分级加载原则，加载等级为十级，每级荷载增量上有一定限制，具体是千斤顶加载上限值的10%，禁止一次加到最大，加载时间为10分钟。当被托换桩上台量大于1mm时，或托换梁裂缝宽度大于0.18mm时，需停止加载。顶升时，对承台与托换梁两端位移进行严格控制，托换梁两端上抬量不可超过3mm，承台下沉量不可超过2mm。

4.6 截桩

预顶完成待托换梁沉降稳定后，被托换桩进行截桩处理，截桩位置在托换梁底部。截断时，应分批跳开进行，先沿桩周开一条断口，深度为10cm，宽度为20cm，这一环节原桩钢筋不得断开。并且，需要对沉降变化情况进行详细观测，适当调节千斤顶，确保沉降处于允许范围内。需要注意的是，切断口的深度不可在10cm以上，同时需要按照由外向内、层层剥离的原则，凿除桩身混凝土后，将桩身钢筋切断。除此之外，截桩环节应根据专项应急方案，做好各种应急措施，同时通报交警、市政等部门，将匝道桥封闭，禁止车辆通行。

4.7 封桩

在托换梁下面预留钢筋，保证与预顶承台位置相对应，预定完成后，基于预顶力稳定不变的前提下，对梁筋与承台进行连接，并通过浇筑微膨胀混凝土进行封桩，待混凝土终凝后，在封装混凝土与托换梁间的空隙中灌注水泥砂浆，达到良好的填充效果。

5 施工监测

通过开展施工监测工作，可以对各施工步骤做到详细了解，保证上部结构安全性。监测的内容主要为：黄石立交C匝道及机场高速高架桥的竖向位移、倾斜监测、裂缝变形，托换结构桩及既有桩柱沉降位移。施工监测采用自动化监测形式，将信息化施工技术引入其中，对施工工作进行准确指导，托换工作中需要采集各环节的监测数据，并做出细致分析，及时发现其中存在的问题，针对性的修正相应参数。

6 总结

综上所述，桩基托换施工技术是近年来发展形成的一种新型的施工方法，这一施工方式，有效解决了城市地铁施工以及建筑物拆迁的矛盾。并且，该技术方式在广州地铁施工中取得了较好的应用效果，成为了该技术后期推广的参考示范案例，还应不断对桩基托换施工技术进行研究，以实现该技术作用的良好发挥。