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1、主动托换法在动载下基础托换中的应用[摘 要] 深圳地铁一期工程,老街至大剧院区间的桩基托换工程是国内铁路动载桩基托换工程的首例。基础上部结构是预应力连续梁,在列车动载作用下不间断运营施工,施工难度大。采用主动托换法进行施工,成功地完成了托换:采用托换梁结合托换新桩的方式,在托换梁与挖孔桩之间设置千斤顶加载,利用千斤顶使上部结构有微量位移,同时使新桩的大部分沉降通过千斤顶的预压来完成,从而实现原结构桩上的荷载经托换转移到新桩。[关键词] 主动托换;顶升;监测1 主动托换法概述满足的。但对于重要的建筑物有时还会提出不允许出现压随着现代化城市的建设,建造城市地下交通设施是十分必要的。尽管地下交通
2、线路的布置在原则上尽量利用现有道路干线下面空间,但实际上总会通到整个隧道或部分隧道要从现有建筑物下面或相邻通过,对于需要保护的地面建筑必须进行托换,而托换工程又是建筑工程中最困难的任务之一,必须精心设计、精心施工,对托换过程中通到的一系列技术难题进行合理解决[2]。主动托换法是在不断的设计和施工总结而得到的一种桩基托换方法。两三年来,它多次在深圳及广州的地铁施工中使用。它与托换技术中的预试桩法在本质上大同小异。预试桩法(Pretestpiles)是由美国LazarusWhite&EdmundA.Prentis在纽约市修建威廉街地下铁道时所发明,并于1917年取得专利。预试桩的设计意
3、图是要求阻止顶承静压桩施工中在撤出千斤顶是压入桩的回弹,而这个回弹会引起当建筑物的荷载正式传递到压入桩时产生一定量的沉降。尽管这个沉降量是很小的,对于一般被托换的建筑物因该都是能入桩回弹的要求[1]。主动托换法是采用托换梁结合托换新桩的方式,在托换梁与挖孔桩之间设置千斤顶加载,利用千斤顶使上部结构有微量位移,同时使新桩的大部分沉降通过千斤顶的预压来完成。预试桩法解决的是静压桩在撤出千斤顶后产生的回弹,而主动托换法是利用施工中的超载预压,完成新桩的大部分沉降,以避免在工后的沉降对建筑物产生不良的后果。基础上部结构是预应力连续梁,微小的变形即可产生很大的内力;列车动载作用下,动荷冲击作用力大。
4、因而为了尽量减少施工后因为基础过大沉降的不良后果而采用主动托换法进行施工。2 概况2.1 工程概况广深电气化高速铁路桥21号墩以北为四跨一联的低高度部分预应力混凝土连续梁,以南为低高度部分预应力混凝土预应力简支梁。21号墩和22号墩之间为跨径10.56m的简支梁。既有基础为<550预制管桩,桩长16m,每个桥墩4根管桩,桩端持力层为强风化层。深圳地铁一期工程区间暗挖重叠隧道(SK2+035～055)直接穿越广深电气化高速铁路桥,见图1。需对桥梁中的21号墩和22号墩基础进行预防性托换。截断原承台与基础的联系,用托换大梁支撑原承台。托换梁的两端各设一根桩长为30m,直径为2m的挖孔桩,
5、桩端持力层为微风化岩。2.2 地质概况5由勘测资料表明本处的地质情况较为异常。地基上部13m左右土质松软,为素填土、砾沙和砾质粘土,砂成分多,且存在有流动水。而地基下部为花岗岩、片麻岩,土质极硬。图1 托换立面示意3 方案设计及技术分析3.1 设计要求a)施工期间必须保证广深线高架桥的铁路正常通车。b)基础上部结构为预应力连续梁,向上顶升21号墩梁端最大向上位移不大于2mm;21号墩梁端下沉最大值位移值不大于2mm。c)严格限制降低21号墩基础的工后沉降。3.2 方案技术分析由于广深线每9min就有一列高速列车驶过,整个托换工程需在动态中进行,这在全国尚属首次。整个托换工程于10月7日开始
6、动工。此次托换,采用托换梁结合托换新桩的方式,在托换梁与挖孔桩之间设置千斤顶加载,利用千斤顶使上部结构有微量位移,同时使新桩的大部分位移通过千斤顶的预压来完成。为了减少由于桩在工后发生较大的沉降而使连续梁在21号墩发生过大沉降,因此在托换施工中,利用千斤顶对托换桩进行超载预压。在施工过程中,列车频繁穿梭对安全性的要求达到了苛刻的地步。施工时首先要实现对力的控制,工作人员在千斤顶和桥面上设置了压力表、传感器等仪器,通过24h实时监测保证高架桥的受力。在施工中要保持桥面的标高不变,最大误差不能超过2mm。必须要考虑到托换过程中列车动荷载作用对托换结构的影响,并且整个施工过程要进行信息化施工,对
7、每个环节的监测数据进行分析、采纳,发现问题及时提出,并对有关托换和顶升参数进行修正。桩基托换施工流程如下:建立既有桥梁结构沉降,变形监测系统→广深铁路桥状态评估→临时托换顶升钢支架的钢管装基础及支架施工→托换基坑的坑壁支护旋喷桩施工→托换新桩的桩周双液注浆止水帐幕施工→托换新桩施工,桩顶扩大桩帽施工及机械安全自锁装置安装→托换基坑开挖,托换结构承台底面置筋,托换管桩表面凿齿槽→预应力托换大梁施工→托换新桩间加载千斤顶安装
