中铁十一局集团城市轨道工程有限公司 430074
摘要：城市交通系统的完善和延伸使近年来地铁隧道施工遭遇既有桥梁桩基的情况频繁出现，为更好应对此类施工条件，本文对地铁隧道穿越桥梁桩基的托换施工技术进行研究，总结有关技术经验，以提高地铁隧道施工能力。
关键词：地铁隧道；桥梁桩基；托换施工技术
引言
托换施工技术采用特殊结构取代原本的桥梁桩基，对上部荷载提供有效支撑，以解决现有桥梁基础阻碍地铁隧道施工的问题。托换结构作为核心承力单元，其施工必须保证原桩基承受的外部荷载被完全转移，且不发生变形、沉降等问题，因此具备较高的施工难度，有必要对桩基托换施工技术要点进行总结。
1地铁隧道穿越桥梁桩基的托换施工技术流程
以钻孔灌注桩为例，对桩基托换施工技术流程进行介绍。
第一，钻孔灌注桩施工。设定钻进施工方案并进行泥浆制备，钻孔完毕后分段吊运钢筋笼，然后进行混凝土灌注。
第二，基坑施工。该过程要求基坑开挖深度与桩基托换梁垫层的底部标高保持一致。
第三，托换梁施工。在基坑底部设置水平钢筋，预留钻孔灌注桩连接位置，完成垫层施工。在原本桥梁桩基中设置钢筋，使其与基坑底部的水平钢筋可靠连接。对原有桩基做凿毛处理，露出内部混凝土，灌注C40等级的混凝土浆液，养护至强度达标。如图1，为凿毛施工示意。
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图 1 凿毛施工示意
第四，托换作业。待托换梁强度及钻孔灌注桩强度达标后，选用适当型号的千斤顶承托托换梁，在钻孔灌注桩顶部施加外力，完成托换梁挠度及桩身下沉后，在工字钢顶部设置钢楔，辅助完成桩基转换过程。
第五，转换节点连接。将托换梁与预留的钢筋可靠连接，为强化灌注桩与托换梁之间连接可靠度，可在梁端及桩端处灌注微膨胀混凝土，将四周缝隙填筑紧实。
第六，断桩作业。检查桥梁桩基与托换梁完全转换且质量达标后，桥梁元桩基与转换梁间连接点凿除，要求脱离范围不低于20cm，断桩完毕后进行基坑回填及地坪处理工作[1]。
第七，过程监测。桩基托换施工过程中，需实时监控桥梁结构形变及地基下沉情况，结合监控数据及时对施工方案作出调整，避免发生施工事故。
2地铁隧道穿越桥梁桩基的托换施工技术要点
2.1常用托换施工技术
2.1.1传统坑式托换技术
传统坑式托换技术为一种典型的明挖桩基托换技术，托换前，在地铁隧道一侧挖设明沟，开挖深度与建筑底面持平，然后开挖深度在1.2～1.5m左右的基坑。待基坑开挖至适当标高后，进行混凝土灌注作业，以确保相邻基坑强度达标后，继续开挖至设计深度。使用压力灌注浆技术，将基坑浇筑为可靠的整体，为桩基托换提供足够的承载力。
2.1.2树根桩基托换技术
树根桩基托换技术在地铁隧道工程桩基托换施工中的应用非常广泛，其优点在于沉降量低、对桩基深度要求不严等，一般情况下，使用该技术施工后桥梁建筑沉降幅度可控制在1～2mm。托换施工过程中，沿建筑一侧墙体设置依次排列的钻孔，确保钻孔间距合理，在孔内设置钢筋并进行混凝土浇筑，形成桩体结构，以联桩墙与托换墙相结合的方式承担外部荷载。联桩墙施工一般采用混凝土喷射工艺进行，并结合现场情况设置锚固点。该托换技术非常适用于作业空间有限的条件下，其施工使用小型钻机即可，1.5×1.0×2.5m的作业空间即可满足正常施工要求。另外，施工过程机械的振动幅度较低，对原有建筑结构的影响非常有限。
2.1.3注浆加固技术
注浆加固即向钻孔内注入水灰比一定的浆液，促使钻孔扩张并形成圆柱形浆体，挤压钻孔周围土层引发塑性变形区，与浆体距离较远的土体发生弹性形变，以此来提高钻孔周围土层的稳定性。注浆加固可促使桩体与地基间可靠融合，并达到控制建筑沉降的目的。
2.1.4地面桩基托换技术
地面桩基托换技术包括以下三种类型：第一，托换结构独立于地铁隧道结构存在，采用门式结构完成桩基托换过程，然后在门式结构区域内开展隧道掘进及混凝土浇筑工作。第二，托换结构为地铁隧道结构的一部分，可在相同门式结构之下完成桩基托换，该过程中隧道顶板即作为门式结构的顶部。第三，设置临时性支护系统，将桥梁荷载向已完工的隧道工程部分转移。若使用该方法，托换过程需首先将建筑荷载传输至隧道底板位置，施工完毕后再将荷载转移至顶板处。
地面桩基托换技术虽带有明显的技术优势，但其无法应用在缺少承台的低地铁隧道施工中，此时可以洞内桩基托换技术进行代替，及将托换结构荷载转移至隧道结构上，添加桩基支护结构以强化其荷载能力，经历植筋、剥桩、断桩等过程完成桩基托换施工。
2.1.5高压旋喷桩施工技术
高压旋喷桩主要应用在地基为软土的地铁隧道工程中，利用旋喷桩构建复合地基，改善原本的地基性能，并配合扩大基础结构的方式完成桥梁桩基置换。高压旋喷桩施工设备应安装在平坦、开阔的位置，确保设备放置稳定。精确设置钻孔位置，要求各钻孔中心位于同一直线上，位置误差不超过5cm。清理钻孔内杂物，检查管线密封性合格后，可开展注浆作业。注浆压力以0.5MPa为宜，注浆深度达到既定要求之前，严禁将喷头提出，达到目标深度后停留3min左右再进行提动。在注浆液中添加微膨胀性物质可有效避免托换结构与原有桥梁建筑间出现缝隙。高压旋喷施工过程中注浆压力较高，容易给原本桥梁桩基结构的稳定性造成因影响，因此当施工至桩基1m范围时，需停止机械旋喷作用，采用袖阀管继续注浆至设计要求。高压旋喷桩施工后的28d，进行桩体强度检验，选用钻芯取样方式，要求选取0.5%总桩数的桩体进行检验，且检验根数不低于3根。
2.2施工注意事项
（1）严格控制桥墩梁位移。连续梁为托换梁的主要构成，其在向上提升时，墩梁位移不应超过2mm，墩梁下沉过程的位移同样不得高于2mm，避免施工过程影响原本桥梁结构的稳定性，引发施工事故。
（2）新旧混凝土的有效衔接。施工过程对新旧混凝土体的衔接位置做凿毛处理，凿毛深度以1～2cm为宜，使用清水清除凿毛位置的混凝土残渣、灰尘等杂物，在湿润状态下完成混凝土浇筑作业[2]。
（3）既有管线的保护及避让。城市地下管线系统复杂，若桩基托换施工过程导致线缆设备受损，不但会影响局部地区居民的正常生活，还易引发施工安全事故。因此在桩基托换施工前，需对施工区域的地下设施做全面勘察，设置必要的保护及避让措施，避免影响正常的施工进度。
结论：地铁隧道穿越桥梁桩基托换施工方案的确定需结合施工现场条件及既有基建设施分布情况，合理选择桩基托换施工技术。同时做好施工过程中桥梁结构位移监测、新旧混凝土衔接及既有管线保护、避让等工作，确保桥梁桩基托换施工安全、顺利开展，辅助地铁隧道工程质量提升。
参考文献：
[1]谷永赛.对软土地区地铁隧道穿越既有桥梁桩基托换施工技术的研究[J].建筑技术开发,2019,46(06)：37-38.
[2]马婷.暗挖隧道穿越桥梁桩基托换施工技术应用[J].中国战略新兴产业,2018(28)：218-219.