浅析深圳地铁五号线南城百货桩基托换施工技术

　　摘要：由于城市建设的各种原因总是存这样那样的规划问题，从而导致建设中的矛盾，如拆迁、改移等重复性建设问题；通过建筑保护技术则可以节约许多的拆除重建费用，可以减少因拆迁而产生的社会矛盾；将会取得积极的经济效益、环境效益和社会效益；而建筑基础托换保护技术在地铁施工中的利用，就可以避免大量建筑报废或拆迁重建。
　　关键词：南城百货，桩基托换，施工技术
　　1工程概述
　　南城百货商厦位于深圳罗湖区东晓路与太安路交叉口，以地上台阶层为主，部分三层的钢筋混凝土结构，地下室一层为车库，地下室建筑面积约4770㎡，其承力柱主要以8000×8400㎜网络状分布，柱下独立扩大基础为主，局部为条型基础，位于第四系坡积层中。
　　由于深圳地铁5号线怡景站～太安站区间与7号线接入段长约210M，该接入段设计为矿山法开挖区间暗道，区间经过南城百货地下段设计为重叠隧道，长约78M，隧道沿东晓路呈东西走向，从南城百货商厦地下室东侧2根柱旁，6根柱正下方穿过接入太安站，必须进行托换加固处理。
　　2托换方案设计情况
　　2.1方案设计概述
　　梁式托换的成功取决于两个先决条件：
　　2.1.1分离原桩基后，商厦上部结构的荷载所产生的力能够可靠地从新柱与新梁上转移到原建筑物上，以确保建筑物的整体安全，这是承载力条件。
　　2.1.2在实现力的转移后，建筑物托换一侧的沉降差应得到有效控制，以避免上部结构开裂或倾斜，这是变形条件。
　　2.2梁式托换方案设计
　　托换柱采用梁式托换形式处理，将A轴柱上部结构荷载通过大刚度托换转移至托换柱上，新做托换梁、柱、与原结构框架形成整体共同受力，新托换柱下新增锚杆静压钢管柱作为托换柱（支点处最终根据地质情况亦可采用其他桩型）。对托换区域做旋喷桩，既对局部地基受扰动区域进行主动加固，同时在基坑开挖时形成止水帷幕。
　　具体实施办法为：上部托换体系完成后，通过建筑物自身反力实施锚杆静压桩施工，桩达到设计承载后，先不封桩，待隧道开挖至建筑物下方前，顺序依次进行桩头预顶，待隧道施工通过房屋后，再封闭桩头。
　　2.3总体施工工艺流程
　　放线→定位→加固钢管桩、旋喷桩施工→破桩地面→新做托换梁、托换柱→旧柱、梁加大截面→压桩→桩头预顶→隧道开挖（沉降变形观测）→封桩头→清理砼
　　3工程重、难点及特点
　　3.1工程特点
　　南城百货托换工程在施工前需对工作面进行维护，维护位置为负一层区间隧道通过的范围，即71m×15m，是本工程第一个特点。如何做好托换施工与隧道开挖、初支作业协调配合是本工程的第二个特点。
　　3.2工程重点、难点分析
　　新桩施工时对旧桩的承载力有一定的影响，保证旧桩的承载力不受影响，是本工程重点工作之一。本工程第二个重点是对新旧承台、柱、商厦上部结构和周边环境的监测和控制，保证商厦建筑的安全。隧道结构范围内主要为残积砂岩质粘性土和全强风化岩，结构松散，托换施工过程中如何保证周围土体的稳定性是本工程的难点。筏基由于失去承载能力，从而使上部建筑物可能发生沉降变形，如何控制托换结构的沉降变形是本托换工程的一个核心问题。
　　4桩基托换施工技术
　　4.1旋喷桩施工技术
　　靠近匝道及围挡的基槽，采用单管旋喷桩Φ600mm间距350mm支护，桩长15m，单管旋喷要求喷射压力大于0.7Mpa，流量80~120L/min，注浆采用42.5级普通硅酸盐水泥，可掺入适当的外加剂及掺合料，水泥浆液的水灰比一般为1:1~1.5:1，并根据实际情况确定，旋喷加固后土体28d无侧限抗压，强度不得小于2Mpa，渗透系数不大于10-6cm/s。
　　其施工工序主要包括孔位放样、钻孔、浆液配制、旋喷注浆、清理场地等。
　　4.1.1旋喷桩施工工艺
　　开始施工时，首先进行现场试验性施工，进一步确定喷射参数及施工工艺。具体施工工艺如下：
　　4.1.1.1钻孔
　　采用地质钻机钻注浆孔。钻孔时钻机要平衡，开孔孔位要准确，钻孔垂直度偏差≤1%，确保旋喷管能顺利导入孔底。在砂层等不利地层处钻孔时，采用泥浆护壁，泥浆的主要性能指标控制为：比重1.21.3，粘度2530S，含砂率5%。钻孔位置与设计位置的偏差不得大于25mm。
　　4.1.1.2插管
　　当钻孔完成后即将旋喷管插至孔底。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水、边插管，水压力不超过1MPa。
　　4.1.1.3浆液配制与喷射作业
　　浆液用42.5级普通硅酸盐水泥和自来水配制，水灰比为1：1～1．2:1，采用立式搅拌罐搅拌。施工前应检查高压设备及管路系统，其压力和流量必须满足设计要求。注浆管的接头密封圈必须良好。然后以设计要求的技术参数进行旋喷，提升速度为0.10m～0.25m/min；注浆压力不小于0.7Mpa，排量80~120L/min。在旋喷过程中，经常检查水泥浆泵压力，注浆管提升速度及孔口冒浆情况，并随时做好记录。喷射时应先达到预定的喷射压力、喷浆量后再逐渐提升注浆管，自下而上喷射注浆。旋喷桩的水泥浆在旋喷前1h以内搅拌，旋喷过程的冒浆量控制在10～25%，相邻两桩间的间隔时间不少于48h。
　　4.1.2施工要点及注意事项
　　4.1.2.1喷注中途发生机械故障时，应停止提升和喷射以防桩体中断，同时立即排除故障。如泵压增高也不出浆，则是喷嘴堵塞，泵压达不到要求值则可能是高压部分密封性能不好，连接处或旋转处漏浆、漏水等。
　　4.1.2.2冒浆的处理在旋喷过程中，往往有一定数量的土粒随着一部分浆液沾着注浆管管壁冒出地面，通过对冒浆的观察，可以及时了解土层状况，旋喷的大致效果和旋喷合理性等。根据经验：冒浆（内有土粒、水及浆液）量小于注浆量20%者为正常现象，超过20%或完全不冒浆时应查明原因并采取相应措施：
　　4.1.2.3由于浆液析水、收缩，固接体顶部有可能出现凹穴，一般深0.3m-1.0m，必须采取措施予以消除。对于新建地基可以直接再次注入浆液填满凹穴。
　　4.2新增承台施工技术
　　在A轴至1/C轴之间新增桩基承台，混凝土强度为C30，所有桩承台面标高为-0.700，16至22轴新增承台的承台面积为2.5m×2.5m，23至27轴新增承台的承台为正六边行。承台底板保护层厚度为40mm，周边保护层为60mm。承台预留压桩孔。采用常规施工技术。
　　4.3柱加大截面施工
　　4.3.1.施工流程见下
　　打凿饰面层→打凿旧砼表面→植筋→绑扎钢筋→支设模板→浇筑混凝土
　　4.3.2施工技术措施
　　4.3.2.1施工程序
　　打凿新旧砼连接面旧砼处的饰面层→打凿新旧砼连接面旧砼表面约1～2cm→植筋→绑扎钢筋→浇水使旧砼潮湿→支模板→界面涂素水泥浆（本工序前旧砼应潮湿）→浇砼→养护→拆模。
　　4.3.2.2主要施工方法
　　4.3.2.2.1界面凿毛：采用锤凿人工打凿新旧砼连接面旧砼饰面层并打毛旧砼厚约1～2cm，去除旧砼表皮。
　　4.3.2.2.2钢筋绑扎：一般加固工程中钢筋工程采用机械制作，人工绑扎的施工方法，钢筋绑扎采用镀锌铁丝按八字形绑扎，接头形式：采用绑扎或焊接，并对旧砼浇水，确保旧砼在水中达到饱和。
　　4.3.2.2.3支模板及支顶：一般工程模板采用木模，用铁钉、斜方木支撑固定，支顶采用钢支撑和木支顶相结合按常规支撑进行。
　　4.3.2.2.4界面处理：将水泥和水按0.5的水灰比混合搅拌均匀涂布1～2遍。
　　4.3.2.2.5砼施工：采用商品或人工搅拌砼，浇注砼由机械震捣，或采用震动棒，一次连续浇注，浇注完的砼进行淋水养护七天。
　　4.3.2.2.6混凝土浇筑的密实度检查：混凝土浇筑完成后，初凝前，用小锤轻轻敲打模板表面。若声音异常则为空鼓，需采用震动棒加强震实。
　　4.3锚杆静压桩施工技术
　　4.3.1施工工艺
　　锚杆静压桩施工工艺见图4.3.1-1
　　4.3.2施工主要控制措施
　　旧柱、梁加大截面施工完成后才能进行锚杆静压桩施工。
　　4.3.2.1压桩前准备工作
　　4.3.2.1.1桩段的预制：为确保静压桩质量的稳定，本项目选用钢管桩，钢管采用无缝钢管，规格为Φ180×6mm，桩长20米，单桩承载力特征值为900KN，极限值为1800KN。
　　4.3.2.1.2平整场地、开挖基坑以及作好防雨的准备的施工区的隔离工作；
　　4.3.2.1.3查清已有建（构）筑物的地下管网，尤其注意通讯电缆和煤气管道；
　　4.3.2.1.4浇筑基础混凝土前应检查压桩孔和锚杆孔的位置并加以保护。
　　4.3.2.2压桩施工技术措施
　　4.3.2.2.1压桩架要保持持竖直，应均衡拧紧锚固螺栓的螺帽；
　　4.3.2.2.2桩段就位必须保持垂直，使千斤顶与桩段轴线保持在同一垂直上，不得偏压。
　　4.3.2.2.3压桩施工不得中途停顿，应一次到位，如必须中途停顿时，桩尖应停留在软土层中，且停歇时间不宜超过24小时；
　　4.3.2.2.4桩顶未压到设计标高时，对于外露的桩头进行切除。
　　4.3.2.2.5在压桩施工过程中，必须认真做好压桩施工各阶段记录。
　　4.3.2.2.6在封桩前，必须把压桩孔内的杂物清理干净，排除积水，清除孔壁和桩面的浮浆，以增加粘结力。然后和桩帽梁一起，在压桩孔内浇灌掺有微膨胀早强外掺剂的C30混凝土，并予以捣实。
　　
　　
　　图4.3.1-1锚杆静压桩施工工艺
　　4.4预顶施工技术
　　4.4.1千斤顶安装
　　4.4.1.1顶升装置采用200T的自锁千斤顶。
　　4.4.1.2千斤顶高度不足时，可采用钢板垫块弥补要求钢垫块确保足够的强度和刚度，承受荷载时稳定性。
　　4.4.2预顶施工
　　上部托换体系完成后，通过建筑物自身反力实施锚杆静压桩施工。托换预顶加载采用分级加载原则，每根托换桩的初级加载均为45T，每级荷载增量为千斤顶加载上限值的15％，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。
　　千斤顶在托换桩加完初级荷载后，通过同步监测，新加托换桩和托换梁的变形满足监测变形要求，同时分析监测数据，进而调整千斤顶的预顶荷载大小，有效进行信息化施工。
　　桩达到设计承载后，先不封桩，待隧道开挖至建筑物下方前，顺序依次进行柱头预顶，待隧道施工通过房屋后，再封闭桩头。
　　4.4.3桩头预顶施工注意事项
　　4.4.3.1架设主压桩架进行锚杆静压桩施工，桩头进行临时锁桩。
　　4.4.3.2隧道开挖至某根桩下前，先在柱下承台安装主压桩架，利用千斤顶回顶桩头，卸除临时锁桩钢筋，并在垂直主压桩架方向安装回顶压桩架。
　　4.4.3.3千斤顶施工压力迫使桩向下移位，观察回顶桩架下横向钢梁与预埋筋之间是否存在空隙，如有，立即钢锲顶紧，以上工作重复进行，直至上部结构归位，归位后，卸除千斤顶、主力反架，封闭桩头（浇筑砼），再卸除回顶压桩架。
　　5、桩基托换施工监测
　　5.1变形预测分析
　　在托换工程中，托换工程是否成功、对被托换建筑物的正常使用是否造成危害的影响，一个最重要、最集中的标志就是被托换对象的沉降变形值。
　　5.2监测项目
　　在托换施工期间，对下列项目进行监测：
　　构筑物沉降、倾斜和裂缝；托换梁的拉伸变形；基础的沉降变形；托换梁的轴向变形、反拱挠度和裂缝；地下水位；新增基础、原基础的高程观测。
　　5.3监测方法
　　根据监测项目要求，监测方法的确定主要包括变形的测点布置和量测方法。针对本工程监测项目多、监测要求高的特点，建立全面、准确、快速的监测体系，及时处理变形监测数据，即时形成监测成果报表，为托换工程的正常施工和变形控制措施的决策提供准确、及时的信息反馈。
　　5.4监测的实施
　　5.4.1监测频率
　　托换施工期间：一般情况下每天监测不少于五次，在特殊情况下连续监测。盾构通过时：每天监测二次。盾构通过后：第一个月每周监测不少于二次，第二个月每半个月监测二次，以后每个月监测二次。
　　5.4.2监测精度
　　地面沉降变形:±1mm；地下水位：±5mm；基坑水平位移:±1mm；建（构）筑物沉降与倾斜：±1mm；地下管线沉降和位移（如果改迁）：±1mm；
　　6结束语
　　桩基托换技术均采用一些常规的、成熟的施工技术，并在实际中根据需要加以改进利用，其主要目的是为了解决基础建设中的矛盾，防止建筑废除重建，节约投资，发展前锦十分广阔。
　　参考文献
　　1、JGJ94-94《建筑桩基技术规范》[S]
　　2、GB50202-83《地基与基础工程施工及验收规范》[S]
　　3、GB50204-2002《混凝土结构工程施工及验收规范》[S]
　　4、GBJ107-87《混凝土强度检验评定标准》[S]
　　5、CECS225：2007《建筑物移位纠倾增层改造技术规范》[S]
　　6、JGJ123-2000《既有建筑地基基础加固技术规范》[S]

《浅析深圳地铁五号线南城百货桩基托换施工技术》

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