明挖地铁车站施工关键技术研究

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1工程介绍

某城市一高架桥为曲线双线桥梁，有两个幅桥相距约1m，桥宽均是14.11m。建设该曲线双线桥梁采用预应力钢箱梁进行施工。由于该桥是交通要道，车流量较大，对桥面的荷载较大；该高架桥建设的结构较复杂，所以对变形变化非常敏感。此城市建设的城市轨道是五号线的一期工程编号为3号的车站。此3号车站有59m左右的长度位于高架桥下方，应工程设计要求此车站建设的基坑深度为16.89m、宽度为48.8m，车站计划覆盖土层厚度为3.3m。计划建设的15#桥墩建设位置预计在明挖基坑的中间位置，高架桥桥下有6.5m的施工高度，14#和16#分别位于15#桥墩的南北方向，离15#桥墩的距离分别为3.8m、3.6m。此3号车站所处的位置由于是交通要道，行驶车辆较多，为高架桥的桩基托换施工增加了难度。

2桥梁桩基托换设计方案

由于15#桥墩建设位置在明挖基坑的中间位置，在施工时其下方的土质需要挖去。从上文工程介绍可知，由于桥墩上方的高架桥车流量比较大，对施工影响比较大，在施工时工程的安全性要求更高。桥梁的桩基托换技术近几年应用到城市轨道建设方面也比较广泛，技术也发展得比较成熟。本工程计划采用安全性能更高的扩大承台桩基托换的施工方式进行施工，具体操作是将工程原有的承台进行扩大建设，承台扩大完成后在其外围增加一圈共14根临时托换桩进行支撑；然后在15#桥墩处建立临时的顶升系统进行保护，以免高架桥桥梁上部结构处发生沉降，影响工程质量和施工安全。2.1临时托换桩系统设计方案作者:单位:在进行施工时，考虑到临时托换桩的稳固性，在其对应高架桥钢箱梁腹板的位置要使用长为28m、直径为1.2m的钻孔灌注桩进行施工，施工时采用水下混凝土进行浇筑，其采用的型号为C30。15#桥墩周围建设14根托换桩进行保护，14根托换桩施工全部完成后将混凝土施工面进行打磨保证其平整度，然后安装顶压钢支撑当作承台的支架，在临时托换桩进行反压操作时可以作为支撑的结构，保证工程施工安全。2.2扩大承台设计方案作者:单位:为了保证工程质量，防止桥梁上部发生沉降，在15#桥墩周围建设14根托换桩。承台作为托换桩和桥梁墩柱之间连接的结构，原有的尺寸不能满足工程要求，所以要进行扩大施工。施工要在托换桩工程完成后，将原桥台和桩柱进行凿毛，然后进行承台的浇筑施工。由于增加了14根托换柱使承台的体积增大，为了保证工程质量，要在较大的承台内安置散热管道。为了保证承台能够抵抗较强的剪切力，在新增承台和原有承台的连接处进行加植筋施工。增加的承台在混凝土浇筑施工时每个托换桩要预埋2根钢管，以保证钢管在浇筑承台混凝土时不易堵塞，方便施工后期的微膨胀混凝土操作。同时在施工时要在竖向钢筋周围预留一段连接钢筋位置，在临时托换桩反压施工完成后，用连接钢筋焊接固定。

3桥梁桩基托换施工方案

在基坑进行施工操作时，要挖除15#桥墩下的土体，会降低桩基的承载力。又由于15#桥墩增加14个临时托换桩后离14#和16#桥墩比较近，托换柱进行施工会影响附近桥墩的承载力，造成高架桥上部发生形变，所以在具体施工时要避免高架桥形变是施工关键点。通过建立临时顶升系统，能够保障工程施工的质量。3.1临时顶升系统施工作者:单位:在临时顶升系统进行施工时，采用的钢管外径为609mm，厚度为16mm。钢管底座的长、宽、高尺寸分别为1m、1m、2cm，底部和底座之间用满焊的焊接方式进行连接。在施工时增强钢管撑与钢管连接处的稳定性是顶升系统施工的关键，所以要在底座和条形基础建设完成前完成螺栓的预埋工作，将底座和条形基础连接牢固，并增加钢肋板进行稳固。在施工时底座钢板和临时承台之间会有孔隙影响结构稳定，这时要在孔隙内填充钢条进行固定。建设7m左右的临时钢管撑，节段与节段之间装上法兰盘进行连接。横向连接方式应用3条槽钢与临时钢管撑进行焊接固定。3.2托换桩施工作者:单位:为了保证工程质量，本工程采用直径为1.5m、长度为30.78m、型号为C35的托换桩进行施工，在施工前对现场的地质条件进行勘测，在施工时桩底要深入地质层风化砂岩2m以下位置，才能保证托换桩的稳定。在14个托换桩全部完成施工并凿除多余的桩头混凝土后，将破除的混凝土桩头面用仪器磨平。然后在托换柱的中心位置装置具有顶压作用的钢支撑结构，并在钢支撑周围穿插外径为28mm、型号为7字的钢筋进行固定，插入到托换柱的深度为36cm，在托换柱外预留14cm，预留的钢筋与周围的钢支撑进行焊接。最后和钢支撑一起固定到托换柱上方。钢支撑的作用比较大，在托换桩反压时可作为其支撑结构，在承台建设时可作为其支架。3.3托换承台施工作者:单位:承台施工是在托换桩建成后进行的，先在原有的桩基位置上运用放坡开挖法、坡率采用1∶1，开挖深度为4m、等级为2级的基坑，在基坑的面层喷射10cm厚、强度为C20的混凝土护坡，护坡内要装置一层外径为8mm、长宽都是200cm的钢筋网结构增加护坡的强度，最后将原桥台和桩柱用工具凿出凹痕然后进行承台施工操作。按工程质量要求，承台在建设时采用强度为C35的钢筋混凝土进行施工，施工时在托换桩内距桩中心两侧40cm处竖向分别埋置2根外径为168mm的钢管，承台建成后的长、宽、高分别为14.7m、7.7m、3.5m。3.4转移荷载作者:单位:在进行转移荷载施工时，采用压入桩托换进行施工。托换桩和承台分别施工完成后将它们结合在一起，然后在桩基托换受力点转移后形成整体结构，在达到一定的混凝土强度后进行预压加载施工。在具体施工时将高架桥的自重当作反作用力，采用型号为DYG150—160的液压千斤顶进行加载，加载的目的是使高架桥上部所受到的荷载通过千斤顶传递到建立的托换桩上，并通过千斤顶的升高防止托换桩发生位移，实现荷载的转移。

4工程质量监测

托换桩进行施工时会影响附近桥墩的承载力，造成高架桥上部发生形变，所以在具体施工时避免高架桥形变是关键点。为了保证工程的施工质量，本文结合工程的实际情况，运用信息化监测技术对桥梁的受力和变形量进行监测，其监测的主要项目如表1所示。工程对上述项目进行监测后，对监测数据进行分析评估，得出结论：高架桥桩基托换施工建设符合工程设计要求。

5结语

近几年来，随着我国经济的发展，我国对城市轨道建设的投资金额不断增加，对城市轨道建设的施工质量也愈加重视。本工程在明挖地铁车站进行施工时采用下穿高架桥桩基托换的施工技术，能够有效避免高架桥上部发生形变，保证了工程质量和施工人员的安全。

参考文献：

[1]李焘，高俊，刘鑫，等.地铁车站下穿城市立交桥桩基托换关键施工技术[J].水利水电施工，2016（5）：69-71.

[2]徐明辉.地铁车站基坑施工中既有桥梁桩基托换技术分析[J].市政技术，2018，36（3）：127-130，134.

[3]韦青岑，张俊儒，何基香.地铁车站超宽深基坑内既有高架桥梁桩基托换关键技术研究[J].隧道建设（中英文），2018，38（6）：1014-1021.

[4]马白虎.地铁隧道下穿既有桥梁桩基托换数值模拟研究[C]//《工业建筑》2018年全国学术年会论文集（上册）.北京：《工业建筑》杂志社，2018.

作者:朱云 单位:中国水利水电第十一工程局有限公司