南京地铁三号线主动桩基托换工程设计

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1、92桥梁结构城市道桥与防洪2013年3月第3期南京地铁三号线主动桩基托换工程设计黄晓东，黄东初(南京市市政设计研究院有限责任公司，江苏南京210018)摘要：龙蟠南路高架桥是南京市南北向重要通道，交通繁忙。地铁三号线下穿位于雨花站至卡子门站区间，地铁隧道左线穿越龙蟠南路高架桥侵入桥台桩基；隧道右线穿越龙蟠南路高架桥侵入高填土路基挡土墙预制方桩，直接截取桩基对地铁盾构施工及桥梁结构本身受力存在安全隐患，需对其主动桩基托换处理。该文介绍了其工程设计。为维持高架桥正常通车，不中断交通，分别从劲性托换梁方案和承台补偿方案进行对比分析，优化选定了承台补偿方案，并对承台补偿

2、方案的整体结构计算分析与设计作了论述，有效地解决了桥台主动桩基托换难题，具有较好的应用价值。关键词：桥台加固；主动桩基托换；劲性托换梁；承台补偿；矿山法；南京市中图分类号：U445．72文献标识码：B文章编号：1009—7716(2013)03—0092—031工程概述_J，，·南京地铁三号线区间隧道在卡子门站北侧下／穿南北向龙蟠南路，地铁隧道左线穿越龙蟠南路●∞I桥台承台高架桥桥台(见图1)，对桥台的桩基有影响；隧道l600卜●I桥桩●右线穿越龙蟠南路高填土路基挡土墙基础，挡土--_●墙基底设置预制方桩。地铁左线需截断桥台5根f桩桩基及10根挡墙预制方桩，右线

3、需截断32根挡墙0∞I、线鹾§、预制方桩。桥台桩基桩径1．0m，桩长18．2m；挡土-一1620I墙方桩规格20em×20em，桩长8．5m。具体见图2心，及图3所示，图中阴影部分为受影响部位。图3地铁三号线与高架桥桥台、挡墙立面关系图(单位：cm)高架桥上部结构为20m跨先张法简支空心板梁桥，桥面宽度26m，梁高90em，中板22块，边板2块。桥台为扶壁台，台高6．66m，基础为18根1m钻孔灌注桩，承台尺寸为27m×6m×1．6m(横桥向X顺桥向×高)，承台埋深O．75m，台后侧墙长3m，台后为高填土接扶壁式挡土墙。2影响分析图1地铁三号线穿越高架桥桥台现场

4、地铁三号线分别通过挡土墙方桩及桥台桩基后，桥台桩基由l8根减少为13根，挡墙方桩桩长由8．5m缩短为4．5m，需对桥台及挡墙复合地基进行加固。若用盾构机直接截断桩基施工，对盾构机及桥梁结构本身受力均存在安全隐患，故先对桩基进行托换，而后截桩施工。3桥台加固方案的选型分析对隧道穿越范围桥台桩基处理采用主动桩基托换，而后矿山法施工替代盾构机施工，通过竖井图2地铁三号线与高架桥桥台平面关系图(单位：cm)在洞内截桩。对隧道穿越范围高架桥桥台两侧挡土收稿日期：2012—12—07墙下部桩基在矿山法隧道穿越时洞内截桩处理。此作者简介：黄晓东(1965一)，男，上海人，高级

5、工程师，从事道部分通过加强矿山法初支强度、增强配筋承受洞顶路与桥梁工程设计研究工作。2013年3月第3期城市道桥与防洪桥梁结构93方桩部分荷载，另通过隧道拱顶袖阀管注浆及提托换梁采用C40混凝土，桩基采用C30混凝前预注浆处理，提高复合地基承载力。土。通过对原老桥桥台群桩进行内力计算，得到单截桩施工完成后，对矿山法洞身范围及竖井桩桩顶内力，取1～3号桩、10和l1号桩桩顶内力在盾构上方1m以下采用c15素混凝土回填，竖作用在劲性托换梁上，采用有限元建模分析(见图井在盾构上方1m以上至地面采用粘土回填，并6)，计算劲性托换梁及人工挖孔桩顶内力，从而进压实处理，压实

6、度不小于95％，而后盾构通过。行相应的配筋计算(见表1、表2)。由于龙蟠南路交通量非常大，主动桩基托换的前提条件需保证现状高架桥正常通车，不中断交通。托换方案分别从劲性托换梁方案和承台补偿方案进行对比分析。3．1劲性托换梁方案在桥台的侧面、承台底、承台正面各布置1根图6劲性托换梁有限元模型直径1．5m桩基，由于受现场条件限制，桩基均采表1老桥桥台群桩内力分配表用人工挖孔桩，三根桩呈三角形布置。沿着桩的布置方向浇筑三道主梁，主梁高2m宽1．7m；在老桥桩基处顺桥向浇筑次梁，次梁与主梁形成框架体系。老桥桩基支撑于由主梁及次梁组成的框架上，且在主梁及次梁底部截断，形成

7、空间受力体系。主梁采表2劲性托换粱竖向力计算结果一览表f单位：kN)用预应力混凝土梁，次梁采用钢筋混凝土梁，挖孔桩桩底直径3m，桩长18m，进入Klg一3—2中风化泥岩、泥质粉砂岩，该岩层单桩抗压强度6．55MPa。具体见图4、图5所示。劲性托换梁方案自身的优点为受力明确，真正地起到主动桩基托换的作用。缺点是土方开挖量大，基坑开挖支护比较困难，施工期间的排水、防水，施工周期长等问题。3．2承台补偿方案3．2．1方案设计在桥台的侧面及正面布置3根桩径1．8m人图4劲性托换梁平面总图(单位：cm)工挖孑L桩，呈三角形布置。桩顶接23m厚承台，承台与老桥承台之间通过植

8、筋连接，接触面凿毛，形成