樁基托換技術(shù)在廣州地鐵三號(hào)線工程中的應(yīng)用

樁基托換技術(shù)在廣州地鐵三號(hào)線工程中的應(yīng)用[摘要]結(jié)合廣州市軌道交通三號(hào)線瀝滘-廈滘區(qū)間樁基托換工程實(shí)例,介紹了托換體系的設(shè)計(jì)、施工步驟和監(jiān)測(cè)。[關(guān)鍵詞]地鐵;樁基托換;隧道1.2隧道概況本段為盾構(gòu)法施工,隧道構(gòu)造外徑為6.0ｍ,構(gòu)造厚度300ｍｍ,隧道埋深較淺,隧道頂部至地表大約為10～15ｍ。由樁長(zhǎng)及隧道埋深可知,進(jìn)入隧道的樁基貫穿整個(gè)隧道。1.3地質(zhì)概況該段地質(zhì)屬河流堆積地貌,地勢(shì)平坦,隧道通過(guò)地段為飽和中細(xì)砂,拱頂為中～高靈敏度且宜液化的淤泥質(zhì)砂,上覆層含水層厚,富水性強(qiáng)。地質(zhì)概況如表2所示。2托換方案設(shè)計(jì)2.1主動(dòng)托換體系主動(dòng)托換技術(shù)是指原樁在卸載以前,對(duì)新樁和托換體系施加荷載,從而局部消除被托換體系長(zhǎng)期變形的時(shí)空效應(yīng),將上部的荷載和變形運(yùn)用頂升裝置加以動(dòng)態(tài)的控制。當(dāng)托換建筑物的荷載大、變形要求嚴(yán)格控制的時(shí)候,需要通過(guò)主動(dòng)變形調(diào)節(jié)來(lái)保證變形要求,即在被托換樁鑿除之前,對(duì)新樁和托換體系施加荷載,使被托換柱(墩)在上頂力的作用下,隨托換梁一起上升,從而使得在被托換的樁截?cái)嗪?上部荷載全部轉(zhuǎn)移到新加的托換樁上,同時(shí)通過(guò)預(yù)加荷載,可以消除局部新樁和托換體系的變形,使托換后樁和構(gòu)造的變形控制在很小的范圍內(nèi)。2.2托換方案本設(shè)計(jì)采用主動(dòng)托換體系。托換樁為鉆孔灌注樁,托換梁采用鋼筋混凝土梁。在隧道構(gòu)造線外1ｍ范圍外設(shè)置φ800ｍｍ灌注樁。承臺(tái)兩側(cè)設(shè)置梁,承臺(tái)和梁之間進(jìn)展植筋處理。加載設(shè)備為ＱＦ50020型千斤頂及配套油泵,千斤頂行程為200ｍｍ,千斤頂最大壓力5000ｋＮ。樁頂標(biāo)高由既有承臺(tái)底標(biāo)高、托換梁支座處高度、千斤頂初始工作空間決定。如圖1、2所示。2.3托換樁設(shè)計(jì)托換樁的樁長(zhǎng)由以下3個(gè)原那么共同確定:①滿足樁頂設(shè)計(jì)承載力;②滿足進(jìn)入中風(fēng)化層不小于05ｍ(假設(shè)強(qiáng)風(fēng)化層較厚時(shí),參照①、③);③樁底標(biāo)高不得高于隧道最低點(diǎn)以下1ｍ,防止樁對(duì)隧道構(gòu)造產(chǎn)生有害的應(yīng)力。計(jì)算結(jié)果:托換樁采用鉆孔灌注樁,樁徑為800ｍｍ;縱向鋼筋及加勁箍筋采用ＨＲＢ335;螺旋箍筋采用ＨＰＢ235。樁身為Ｃ30水下混凝土。樁深化中、強(qiáng)風(fēng)化巖,樁長(zhǎng)根據(jù)每個(gè)樁的承載力要求及其他構(gòu)造要求長(zhǎng)度不同,在圖紙中列表表示。鋼筋籠縱向鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度為60ｍｍ,鋼筋籠外側(cè)需設(shè)混凝土墊塊或采取其它有效措施,以保障鋼筋保護(hù)層厚度的準(zhǔn)確性。托換梁的內(nèi)力按照?混凝土構(gòu)造設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?ＧＢ500102002進(jìn)展配筋計(jì)算和裂縫驗(yàn)算。2.4植筋計(jì)算托換體系中,承臺(tái)兩側(cè)設(shè)置托換梁,荷載將通過(guò)承臺(tái)傳到托換梁上,再由梁傳到新加的托換樁上,從而到達(dá)托換的目的。為保證承臺(tái)上的荷載可以傳到梁上,就必須保證承臺(tái)與梁的有效連接。為此,除在施工措施中對(duì)原有承臺(tái)進(jìn)展新舊混凝土界面處理外,還在設(shè)計(jì)中不考慮新舊混凝土間的抗剪力,其荷載完全由承臺(tái)上的植筋來(lái)承當(dāng)。植筋施工應(yīng)滿足以下要求:①植筋膠要求有50年的長(zhǎng)期性能報(bào)告及1.5ｈ以上的耐火測(cè)試報(bào)告;②植筋膠應(yīng)具有塞焊性能,當(dāng)植筋與鋼筋焊接時(shí)產(chǎn)生的熱輻射能不會(huì)影響植筋膠的性能。2.5托換體系設(shè)計(jì)2.5.1構(gòu)造設(shè)計(jì)本托換體系采用主動(dòng)托換的形式,托換體系設(shè)計(jì)是托換成功與否的關(guān)鍵之一,也是托換施工的難點(diǎn)和重點(diǎn)。托換體系節(jié)點(diǎn)構(gòu)造如圖3、4所示。轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.樁頂與梁底間的間隔根據(jù)千斤頂?shù)臉?gòu)造尺寸及行程決定。2.5.2鋼墊板、鋼楔設(shè)計(jì)為保證托換體系加載過(guò)程中樁和梁底的混凝土不被壓碎,需要在樁頂和梁底設(shè)置鋼墊板,墊板尺寸590ｍｍ×450ｍｍ×20ｍｍ,上下各1塊,用3根直徑20ｍｍ的錨筋錨入樁或梁體內(nèi)。錨筋焊縫厚度ｔ=10ｍｍ,雙面焊,并采取有效措施防止施焊時(shí)引起墊板翹曲,可斷續(xù)焊,但每邊焊縫長(zhǎng)度不得小于15ｃｍ。為保證墊板下混凝土澆注密實(shí),墊板上需開(kāi)4個(gè)直徑25ｍｍ的出氣孔。為保證托換體系加載完成后,千斤頂可以順利取出、托換體系可以繼續(xù)保持穩(wěn)定,從而順利澆注微膨脹混凝土,需要設(shè)置鋼墊板、鋼楔塊。詳細(xì)尺寸如圖5～8所示。鋼墊塊施工前應(yīng)對(duì)上下鋼墊板進(jìn)展定位、平整度檢查,且須保證鋼墊塊與鋼墊板接觸密實(shí)飽滿,四周與鋼墊板點(diǎn)焊,以保證可靠連接。鋼楔塊施工完后同樣要與鋼墊板及鋼墊塊焊牢,以保證可靠連接。2.5.3加載形式各托換樁預(yù)壓總荷載為樁頂設(shè)計(jì)承載力的15倍,分10級(jí)均勻加載。對(duì)于同屬1組托換梁的各托換樁同時(shí)加載,各級(jí)穩(wěn)定20ｍｉｎ。對(duì)于施工監(jiān)測(cè)中沉降觀測(cè)內(nèi)容在加載停頓完畢時(shí)、停頓后5、10、15ｍｉｎ各測(cè)讀1次。當(dāng)上步工序完畢同時(shí)滿足以下條件時(shí),繼續(xù)下步加載或工作。(1)同組托換樁最大沉降差小于Ｌ1‰(Ｌ1為托換樁中心距)。(2)建筑物不均勻沉降小于Ｌ2‰(Ｌ2為測(cè)量點(diǎn)中心距)。當(dāng)上步工序完畢同時(shí)滿足以下條件之一時(shí),應(yīng)采取適當(dāng)措施(如單獨(dú)對(duì)少沉降樁基加載)調(diào)整沉降差。(1)同組托換樁最大沉降差大于Ｌ1‰。(2)建筑物不均勻沉降大于Ｌ2‰。當(dāng)本加載過(guò)程中滿足以下條件之一時(shí),應(yīng)立即停頓,采取適當(dāng)措施(如單獨(dú)對(duì)少沉降樁基加載)調(diào)整沉降差。(1)同組托換樁最大沉降差大于Ｌ1‰。(2)建筑物不均勻沉降大于Ｌ2‰。當(dāng)本加載過(guò)程中滿足以下條件之一時(shí),應(yīng)立即停頓,采取適當(dāng)措施(如單獨(dú)對(duì)少沉降樁基加載)調(diào)整沉降差。(1)同組托換樁最大沉降差大于2Ｌ1‰。(2)建筑物不均勻沉降大于2Ｌ2‰。當(dāng)滿足以下條件之一時(shí),即可終止加載。(1)到達(dá)預(yù)壓總荷載值。(2)樁頂總沉降超過(guò)50ｍｍ。3施工步驟(1)施工前準(zhǔn)備首先需進(jìn)展現(xiàn)場(chǎng)放線、定位、探槽工作,以確定托換梁、托換樁與既有承臺(tái)、既有樁基平面、空間關(guān)系,檢查托換梁尺寸是否適宜,驗(yàn)算樁頂標(biāo)高。(2)托換樁施工樁位平面允許偏向應(yīng)30ｍｍ,樁垂直度偏向均應(yīng)按設(shè)計(jì)要求不得大于1%。土方開(kāi)挖范圍內(nèi)管線及其他障礙物處理、托換樁施工,應(yīng)及時(shí)詳細(xì)地對(duì)施工過(guò)程進(jìn)展記錄。巖層中土方開(kāi)挖應(yīng)采用適宜的施工措施,以減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。(3)鋼筋籠焊接、吊放加工前需按規(guī)定對(duì)材料進(jìn)展抽檢。鋼筋籠應(yīng)分節(jié)焊接、吊放,每節(jié)鋼筋籠的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)房屋首層凈空決定,施工時(shí)應(yīng)采取有效措施,使上下節(jié)鋼筋籠的軸心在一條直線上。施工中應(yīng)嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)操作,確保鋼筋籠的焊接質(zhì)量,同時(shí)施工時(shí)應(yīng)盡量縮短吊放和焊接時(shí)間。(4)托換梁施工既有承臺(tái)外表處理;既有承臺(tái)植筋;托換梁鋼筋、混凝土施工。新舊構(gòu)造接觸面的墊層須去除,且將接觸面混凝土外表按施工縫要求處理。鑿毛、去除外表松動(dòng)石子及清洗混凝土外表。(5)預(yù)壓待托換梁強(qiáng)度到達(dá)要求后進(jìn)展預(yù)壓。預(yù)壓前需對(duì)液壓設(shè)備、量測(cè)設(shè)備進(jìn)展標(biāo)定,做好千斤頂定位檢查,量測(cè)系統(tǒng)測(cè)試,預(yù)壓方案完善,房屋鑒定等前期工作。預(yù)壓過(guò)程應(yīng)按既定方案分步進(jìn)展、同步加壓(同組梁),并根據(jù)量測(cè)結(jié)果調(diào)整施工參數(shù)及步驟。(6)體系轉(zhuǎn)換待到達(dá)加載終止條件,托換梁、樁及建筑物沉降穩(wěn)定后安裝鋼墊塊,鋼墊塊穩(wěn)定性及強(qiáng)度滿足要求才可逐步進(jìn)展體系轉(zhuǎn)換。特別注意在初期階段控制千斤頂回油速度,并根據(jù)量測(cè)結(jié)果調(diào)整施工參數(shù)及步驟。量測(cè)結(jié)果及外部條件允許后取出千斤頂。(7)節(jié)點(diǎn)施工節(jié)點(diǎn)鋼筋設(shè)置、焊接,澆注微膨脹混凝土。澆注過(guò)程中控制振搗棒不得接觸鋼墊塊。預(yù)頂節(jié)點(diǎn)施工完,且全面觀測(cè)沉降變形穩(wěn)定后,盾構(gòu)方可掘進(jìn),洞內(nèi)開(kāi)場(chǎng)切斷被托換的樁。(8)覆土恢復(fù)地面。4施工監(jiān)測(cè)樁基托換是風(fēng)險(xiǎn)性、技術(shù)性很高的工作,同時(shí)也是依賴信息化程度很高的工作。施工監(jiān)測(cè)是決定工程成敗的重要一環(huán)。監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括:建筑物的沉降、傾斜及裂縫觀測(cè);地面沉降及裂縫觀測(cè);地下水位觀測(cè);托換梁變位及裂縫觀測(cè);托換樁、托換梁(支座處)、既有樁、既有柱高程監(jiān)測(cè);分步液壓參數(shù)監(jiān)測(cè)等。所有水準(zhǔn)點(diǎn)均應(yīng)與不受施工影響較遠(yuǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)相聯(lián)絡(luò),并繪制沉降與時(shí)間關(guān)系曲線。裂縫觀測(cè)應(yīng)在裂縫位置予以標(biāo)明,并進(jìn)展編號(hào),記錄大小及開(kāi)展。(1)水準(zhǔn)點(diǎn)布置①與托換梁相交既有柱及與這些被托換柱相鄰軸號(hào)上的既有柱;②被托換建筑天面四角及天面四邊靠近中點(diǎn)位置;③新施工的托換樁樁頂;④新施工的托換梁支座處及與既有樁相交處;⑤地面沉降觀測(cè)點(diǎn)。(2)裂縫觀測(cè)位置①托換建筑物裂縫既有裂縫及托換過(guò)程中出現(xiàn)的裂縫;②托換梁裂縫包括支座處、受拉區(qū);③托換樁裂縫包括樁頭、樁側(cè);④其他與托換體系相連的構(gòu)造構(gòu)件裂縫。(3)變形觀測(cè)位置①托換梁梁底變形;②托換梁梁側(cè)變形。(4)液壓參數(shù)①標(biāo)定后液壓設(shè)備壓力表讀數(shù);②千斤頂活塞長(zhǎng)度。(5)柱沉降監(jiān)測(cè)要求①對(duì)樓房的所有柱進(jìn)展沉降監(jiān)測(cè);②監(jiān)測(cè)儀器的準(zhǔn)確度不大于0.1ｍｍ;③基準(zhǔn)點(diǎn)要穩(wěn)定,不受托換施工和隧道施工影響。(6)對(duì)樓房?jī)A斜監(jiān)測(cè)要求①對(duì)樓房分別在縱橫軸2個(gè)方向上監(jiān)測(cè)傾斜度;②讀數(shù)準(zhǔn)確度不大于1ｍｍ。托換完畢2個(gè)星期內(nèi),仍要進(jìn)展監(jiān)測(cè)工作。此時(shí)僅監(jiān)測(cè)被托換柱的沉降,第1周監(jiān)測(cè)頻率為每天1次,第2周為2天1次,監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)反潰從盾構(gòu)機(jī)到達(dá)建筑物下部開(kāi)場(chǎng),到盾構(gòu)機(jī)通過(guò)建筑后2個(gè)星期內(nèi),需對(duì)地表沉降及建筑物傾斜、不均勻沉降、裂縫開(kāi)展情況進(jìn)展監(jiān)測(cè)。盾構(gòu)通過(guò)時(shí)每天監(jiān)測(cè)2次,其他時(shí)間2天監(jiān)測(cè)1次,監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)反潰地面下沉允許值為10ｍｍ;房屋不均勻沉降允許值為0.002Ｌ(Ｌ為框架梁跨長(zhǎng));房屋傾斜不允許大于0.004(指根底傾斜方向兩端點(diǎn)的沉降差與其間隔的比值)。5施工考前須知(1)在原柱上穿孔和鑿、鋸除承臺(tái)前,必須采用型鋼或其它方法支頂上部橫梁,待施工完畢前方可撤除。(2)對(duì)建筑物的各種地下管線,如水管、煤氣管、電纜等,要加強(qiáng)保護(hù)和監(jiān)測(cè),影響施工的可會(huì)同有關(guān)部門(mén)協(xié)調(diào)處理。(3)施工對(duì)周?chē)挠绊懕匾獣r(shí),建筑物首層為施工面,其地臺(tái)、門(mén)窗、水電管線處的磚墻均需撤除,為保證樓上住戶使用,需搭建臨時(shí)過(guò)道及水電線路改道。托換施工完成后,對(duì)地臺(tái)、磚墻、裝修等恢復(fù)原樣。(4)施工前,調(diào)查地下管線的布置,然后制定專門(mén)的處理措施。(5)新舊混凝土結(jié)合要結(jié)實(shí)。詳細(xì)措施如下:①為了讓新舊構(gòu)造協(xié)調(diào)作用,新舊混凝土界面均要求處理;②將舊混凝土外表鑿毛,深度宜為10～20ｍｍ,對(duì)柱鑿毛深度不宜超過(guò)10ｍｍ;③鑿毛后用水清洗干凈,在新加構(gòu)造混凝土澆搗前4ｈ內(nèi)刷界面處理劑;④鑿毛時(shí)假設(shè)發(fā)現(xiàn)裂縫等異常情況,應(yīng)立即采取臨時(shí)平安加固措施,并反應(yīng)給設(shè)計(jì)人員。(6)施工前應(yīng)做好盾構(gòu)機(jī)在本段