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1、桩基托换技术在广州地铁三号线工程中的应用[摘要]结合广州市轨道交通三号线沥滘-厦滘区间桩基托换工程实例,介绍了托换体系的设计、施工步骤和监测。[关键词]地铁;桩基托换;隧道随着城市公共交通压力的增大,在城市中心区修建地铁来改善交通,越来越必要。而城市中心区内房屋建筑较为密集,要求线路选线时避开所有的建筑物是不现实的。隧道从建筑物下通过,对建筑物自身的安全威胁也是不容忽视的。因此,必须根据隧道和建筑物的具体情况,对建筑物采取必要、有效的加固或托换措施,从而保证隧道顺利掘进和建筑物结构安全。采用桩基形式进行建筑物托换
2、,能够有效地解决地基基础承载力不足或沉降失控问题。1工程概况1.1房屋概况广州市轨道交通三号线沥滘-厦滘区间经过部分民房,其基础如表1所示。共有20根桩基础进入隧道平面。1.2隧道概况本段为盾构法施工,隧道结构外径为6.0ｍ,结构厚度300ｍｍ,隧道埋深较浅,隧道顶部至地表大约为10～15ｍ。由桩长及隧道埋深可知,进入隧道的桩基贯穿整个隧道。1.3地质概况该段地质属河流堆积地貌,地势平坦,隧道通过地段为饱和中细砂,拱顶为中～高灵敏度且宜液化的淤泥质砂,上覆层含水层厚,富水性强。地质概况如表2所示。2托换方案设计
3、2.1主动托换体系主动托换技术是指原桩在卸载以前,对新桩和托换体系施加荷载,从而部分消除被托换体系长期变形的时空效应,将上部的荷载和变形运用顶升装置加以动态的控制。当托换建筑物的荷载大、变形要求严格控制的时候,需要通过主动变形调节来保证变形要求,即在被托换桩凿除之前,对新桩和托换体系施加荷载,使被托换柱(墩)在上顶力的作用下,随托换梁一起上升,从而使得在被托换的桩截断后,上部荷载全部转移到新加的托换桩上,同时通过预加荷载,可以消除部分新桩和托换体系的变形,使托换后桩和结构的变形控制在很小的范围内。2.2托换方案本
4、设计采用主动托换体系。托换桩为钻孔灌注桩,托换梁采用钢筋混凝土梁。在隧道结构线外1ｍ范 围外设置φ800ｍｍ灌注桩。承台两侧设置梁,承台和梁之间进行植筋处理。加载设备为ＱＦ500520型千斤顶及配套油泵,千斤顶行程为200ｍｍ,千斤顶最大压力5000ｋＮ。桩顶标高由既有承台底标高、托换梁支座处高度、千斤顶初始工作空间决定。如图1、2所示。2.3托换桩设计托换桩的桩长由以下3个原则共同确定:①满足桩顶设计承载力;②满足进入中风化层不小于05ｍ(若强风化层较厚时,参照①、③);③桩底标高不得高于隧道最低点以下1ｍ,避
5、免桩对隧道结构产生有害的应力。计算结果:托换桩采用钻孔灌注桩,桩径为800ｍｍ;纵向钢筋及加劲箍筋采用ＨＲＢ335;螺旋箍筋采用ＨＰＢ235。桩身为Ｃ30水下混凝土。桩深入中、强风化岩,桩长根据每个桩的承载力要求及其他构造要求长度不同,在图纸中列表表示。钢筋笼纵向钢筋的混凝土保护层厚度为60ｍｍ,钢筋笼外侧需设混凝土垫块或采取其它有效措施,以保障钢筋保护层厚度的准确性。托换梁的内力按照《混凝土结构设计规范》ＧＢ500102002进行配筋计算和裂缝验算。2.4植筋计算托换体系中,承台两侧设置托换梁,荷载将通过承台传
6、到托换梁上,再由梁传到新加的托换桩上,从而达到托换的目的。为保证承台上的荷载能够传到梁上,就必须保证承台与梁的有效连接。为此,除在施工措施中对原有承台进行新旧混凝土界面处理外,还在设计中不考虑新旧混凝土间的抗剪力,其荷载完全由承台上的植筋来承担。植筋施工应满足以下要求:①植筋胶要求有50年的长期性能报告及1.5ｈ以上的耐火测试报告;②植筋胶应具有塞焊性能,当植筋与钢筋焊接时产生的热辐射能不会影响植筋胶的性能。2.5托换体系设计2.5.1构造设计本托换体系采用主动托换的形式,托换体系设计是托换成功与否的关键之一,也
7、是托换施工的难点和重点。托换体系节点构造如图3、4所示。桩顶与梁底间的距离根据千斤顶的结构尺寸及行程决定。2.5.2钢垫板、钢楔设计为保证托换体系加载过程中桩和梁底的混凝土不被压碎,需要在桩顶和梁底设置钢垫板,垫板尺寸590ｍｍ×450ｍｍ×20ｍｍ,上下各1块,用3根直径20ｍｍ的锚筋锚入桩或梁体内。锚筋焊缝厚度ｔ=10ｍｍ,双面焊,并采取有效措施防止施焊时引起垫板翘曲,可断续焊,但每边焊缝长度不得小于15ｃｍ。为保证垫板下混凝土浇注密实,垫板上需开4个直径25ｍｍ的出气孔。为保证托换体系加载完成后,千斤顶能够
8、顺利取出、托换体系能够继续保持稳定,从而顺利浇注微膨胀混凝土,需要设置钢垫板、钢楔块。具体尺寸如图5～8所示。钢垫块施工前应对上下钢垫板进行定位、平整度检查,且须保证钢垫块与钢垫板接触密实饱满,四周与钢垫板点焊,以保证可靠连接。钢楔块施工完后同样要与钢垫板及钢垫块焊牢,以保证可靠连接。2.5.3加载模式5各托换桩预压总荷载为桩顶设计承载力的15倍,分10级均匀加载。对于同
