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摘要：浅埋暗挖施工方法主要是在距离地表比较近的地下进行各种类型的地下室暗挖施工的方法，因为有着造价比较低、拆迁少、灵活多变、无需太多专业设备、不会干扰地面交通和周围环境等等特点，在全国范围内的各地层和各地下工程中得到广泛应用，浅埋暗挖隧道施工的过程中，还会遇到桩基的托换，主要是指在既有建筑物下进行隧道或者是其他地下建筑物的施工时，为有效的确保建筑物正常使用和安全性，还需进行既有桩基的托换。经过对比桩基的托换设计方案，提出最为合适的托换方案，对托换的设计施工技术细节进行介绍，采取有限元数值模拟的方法对桩基托换的施工对上部结构影响规律进行研究，采取钻孔灌注桩配合托换梁的施工方法，对桩基进行托换处理，结合施工测量的方法，证明采用钻孔灌注桩和托换梁施工方法有着很大的可行性。下面就基于作者实际工作经验，简要的分析浅埋暗挖隧道在下穿城市立交桩基托换技术应用，希望对有关从业人员带来帮助。
关键词：浅埋暗挖；下穿隧道；桩基托换
1 案例工程的概况分析
某个城市地铁的5号线南延段下穿一座铁路桥涵，铁路桥涵为3跨简支梁桥，桥涵的左右幅分离，相互独立，下部结构则是采用了桥桩基础，区间隧道和桥梁的中缝线夹角主要62°。1号桥墩的左幅有四根桩基，2号桥墩则是存在着1根桩基和区间的右线冲突，所有的桥桩都是端承桩的形式，直径为1.0M，各桩的顶部和地梁实现了连接，地层由上到下依次为素填土、强风化、中风化花岗岩，为有效的确保隧道施工过程的桥梁正常使用，还需考虑采用桩基托换的技术进行处理。
2 浅埋暗挖地铁隧道下穿桥梁桩基托换施工技术
就隧道影响范围内的桩主要是采用何种处理的方式应视桩和隧道位置的关系所确定，主要存在着下面的情况：
第一，桩基位于隧道开挖线的外侧，并且深入隧道开挖线以下，在这样的情况下，通常是不需要进行桩基的托换处理，但是应该依据桩基大小和上部建筑物等，对附加变形的要求决定是否对桩周围的地层注浆加固。
第二，桩基端部处在隧道的开挖线上方，主要是指隧道的拱顶以上。通常可以步采取特别的加固处理方法，但是需要对桩周围的土体进行注浆处理，加固桩周围的土体。
第三，桩基部分进入隧道坍落拱范围内，就这样的桩基，需要依据地质条件、桩的承载力、上部建筑物附加变形要求，结合工程类比或者是数值分析方式，确定出是否需要进行托换，如果说不需要托换，就应用在桩基周围土体的注浆加固过程中，采取加固方法，对坍落拱内岩体进行加固，有效的减少松动问题的存在，避免桩基的沉降。
第四，桩底侵入隧道开挖的范围，并且必须破除桩身，对于这类桩还需进行有效的托换，经过对以上工程的概况描述，得知本工程项目桥桩和隧道的相对位置关系存在，对于第一种和第四种的情况，若想有效的确保隧道顺利的穿越桥桩，还需对桥桩进行托换处理。
3 桩基托换施工技术的应用分析
3.1 植筋施工要求
3.1.1施工工序
第一，钻孔：在工程桩基托换施工中孔深与锚筋埋设深度一般相同，桩基的孔径比锚筋大2～4mm，孔位应避让构造钢筋，孔道应顺直。
第二，清理钻孔：孔道先用硬鬃毛刷清理，再以高压干燥空气吹去孔底灰尘、碎片和水分，孔内应保持干燥。
第三，灌胶：将植筋胶由孔底灌注至孔深2/3处，待插入锚筋后，胶即充满整个孔洞。
第四，插入锚筋：锚筋插入前应清除插入部分的表面污物，并须插到桥梁工程项目孔底，孔口多余的胶应清除。污物应先以钢刷清除，再用丙酮擦净，并予拭干。
第五，在胶液干固之前，避免扰动锚固钢筋和在孔位附近有明水。
3.1.2施工注意事项
为确保下穿隧道工程桩基加固施工质量，减小工程桩基焊接对植筋影响，在桥梁工程桩基托换中植筋施工应严格按设计要求进行。另外，对桥梁工程桩基植筋的焊接施工应采用以下措施：植筋的焊点离胶面距离不小于15d。采取降温措施，如桥梁工程桩基焊接施工时用冰水浸透棉纱布包裹植筋胶面根部钢筋。严禁对一根植筋连续焊接，应采用循环焊接施工的方法，即对一批焊接钢筋逐点、逐根焊接。
3.2 托换梁和被托换结构之间的结合要牢固
第一，为了让新旧结构共同协调作用，新旧混凝土截面均要求处理。第二，将旧混凝土表面凿毛，深度宜为10~20mm左右。第三，凿毛用水清洗干净，在新加结构混凝土浇捣前四个小时内刷截面处理剂。托换梁与承台底接触面应保证混凝土浇捣密实。第四，粘结材料需要进行现场测试。节点施工工序的选择需要考虑粘结材料凝固时间的影响。第五，凿毛时若发现裂缝等异常情况，应及时反馈信息给相关部门研究采取安全加固措施。
3.3 顶升施工
当托换桩、托换梁混凝土达到设计强度后进行加载托换施工，托换时，在托换梁与桩帽之间设置千斤顶加载，使上部结构的荷载转移到托换桩上，同时使新桩的大部分位移通过千斤顶顶升的预压来抵消，从而通过主动加载实现钻孔桩替代原桩受力。清理桩帽与大梁连接体部位，在每个桩帽的三处预埋钢板上分别布置3个千斤顶，千斤顶高度不足时，可采用钢板垫块弥补，本工程采用QF500T/16型千斤顶。根据施工图纸设计的各桥墩理论计算值及千斤顶和油压表标定数据，计算出各级加载数据，并转换成油压表数据，在顶升过程中，根据各监测仪器的监测数据及时分析修正顶升数据。
顶升采取分级加载原则，共分10级加载，每级荷载增量为千斤顶加载上限值的10%，不可一次加载到最大值，每级加载需保持10min，等结构稳定后方可加次级荷载，被托换梁的上抬量不能大于1mm，加载过程中同时应严格监测托换梁裂缝的产生及发展，最大裂缝宽度大于0.15mm时，停止加载。顶升过程中发现墩柱有上抬趋势时，为顶升临界点应停止顶升。
第一次顶升后回落至75~80%的顶升力，锁定安全自锁装置，打钢楔块，回落时以托换梁不产生变形为控制值。
在第一次顶升后约30分钟后进行第二次顶升，通过第二次顶升对第一次顶升的数据进行复核与分析，当二次顶升数据变化在第一次预顶数据的15%之内时即可进行下一步施工。在顶升过程，应连续记录监测数据、加载记录，对托换顶力与承台底竖向位移进行双控，并以竖向位移控制为主。
3.4 被托换桩截桩作业
在完成顶升、全面观测变形稳定后，进行锁定，截断被托换的旧桩，截桩采用人工截除，由外及内层层剥离的施工方法。截桩前对原桩沉降及新旧混凝土界面滑移做好观察，过程中不间断观测，做到信息化施工。截桩应分批跳开进行，断桩位置在托换梁底约500mm处，先用风镐沿桩周边凿出一条深100mm、宽200mm的断口，在这个过程中，旧桩钢筋不切断，同时观察各个观测点的沉降变化情况。用风镐继续开断口，每次开断口的深度不超过100mm，由于操作需一定空间，高度可不断加高，但最终切口高度不超过500mm，直至把原桩混凝土全部凿除后再断桩身钢筋。
3.5 桩帽与托换梁连接体施工
连接体施工流程为：微调自锁装置锁定→钢支撑上打钢锲块并焊牢→取出千斤顶→钢筋焊接→立模→混凝土浇筑、养护→环氧灌浆。
必须确保安全装置及钢支撑安全可靠后才能拆除千斤顶，然后对桩帽顶面及托换梁底面实施凿毛、清洗处理，确保与连接体混凝土的可靠结合，对明显有锈斑的钢筋进行除锈处理，同时清除连接钢筋上的油渍、杂物等。
4 桩基处理施工
4.1 1号桥墩的桩基侵限处理
第一，超前支护和开挖施工。1号桥桩基的侵限处隧道主要是采用了环形的台阶方法进行开挖处理，在开挖之前，拱部180°范围内设置了φ42 × 3.5 超前注浆小导管，Ｌ＝ 3.5 m，环向间距 0.3 m，纵向间距 1.0 m，上半洞超前帷幕注浆加固，加固范围为初支开挖外轮廓线外2.5 m，注浆孔孔间排距0.7 m × 0.7 m，梅花形布置。为防止桥桩剩余部分变形沉降侵入结构净空，开挖轮廓外放20 cm考虑，严格控制每日进尺，初支及时跟进，环向180°范围打设 φ25 中空注浆锚杆Ｌ＝ 2.5 m，间距（纵× 环＝1.0 m × 1.2 m）梅花形布置，初支面挂设φ8钢筋网间距150 mm × 150 mm，喷射强度为C25、厚度为30 cm 的 P6 混凝土，Ⅰ22 型钢拱架间距加密至0.5 m。
第二，桩身破除施工。左线隧道上台阶开挖贯通后，暴露出 1号桥墩桩基，架设绳锯对开挖设计轮廓内的中间2根桩身进行切断，切割破除施工随开挖由上至下分段进行，分块大小根据现场施工运输情况确定，绳锯无法施工部位采用人工风镐进行破除，清除完后立即架设Ⅰ22 型钢，两侧桩身施作注浆锚管，体外挂设双层φ8 钢筋网间距 150 mm × 150 mm，喷射 30 cm 厚 C25 P6 混凝土与周围初支面合并封闭，随后铺设防水、绑扎二衬钢筋，台车行走浇筑二衬混凝土，二衬厚度为40 cm。
4.２ 2 号桥墩桩基侵限处理
第一，初支施工。右线2号桥墩桩侵限支护加强区域桩身两侧2.0 m 范围，开挖前拱部 180°范围内设置φ42 × 3.5 超前注浆小导管，Ｌ ＝ 3.5 m，环向间距0.3 m，纵向间距 1.0 m；开挖后环向 180°范围打设φ25中空注浆锚杆Ｌ ＝ 2.5 m，间距纵× 环＝ 1.0 m × 1.2 m，初支面挂设φ8钢筋网间距150 mm ×150 mm，喷射强度为 C25厚度为 30 cm 的 P6 混凝土，型钢架设间距加密至0.5 m。
第二，桩身清理及加固施工。2 号桥墩桩基开挖裸露处，人工机械剥离桩身表面浮渣等杂物确定桩体轮廓，在侵限桩身区域打设3排φ42 注 浆锚管，锚管长6 m，采用水泥水玻璃进行注浆，注浆压力采用0.5 MPa。注浆加固完成后在桩体外挂设双层 φ8 钢筋网间距150 mm × 150 mm，喷射强度为C25、厚度为30 cm 的P6 混凝土，混凝土和周围初支面合并的封闭，最终的浇筑厚度主要是40厘米的二次衬砌。
结束语：
总的来说，经过使用增大支护结构厚度的方法，能够有效的降低支护结构的内力，但是增加到一定厚度的时候，内力降低效果减小，按照计算结果选择出最优的支护厚度为70厘米，按照桩基和隧道空间位置关系，采用了桩基托换施工技术，加强了配筋和注浆，区间隧道可以顺利经过城市立交，证明本工程可以适合采用桩基托换的技术。
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