摘要：在改革开放以后，我国的社会经济不断进步，社会环境、法律法规等都发生了巨大的变化。人们的生活水平也在不断提高，道路交通建设也不断完善，地铁的修建能够减轻路面交通的部分压力，当前我国地铁工程逐渐增加，在地铁修建的过程中，经常会遇到桥梁、房屋等，在无法更换路线的情况下，就需要进行采取桥桩二次托换技术进行处理，确保桥梁、房屋以及地铁的安全。在中铁二局工程有限公司，广州市轨道交通十三号线二期工程，西洲站～罗冲围站地铁修建的过程中就遇到了这样的问题，本文以此工程为例对桥桩二次托换技术在地铁工程中的实践展开分析。
关键词：巧桩；二次托换；地铁工程
广州市轨道交通十三号线二期工程，西洲站～罗冲围站地铁修建之前，工程部对地形、环境等进行了初步勘察，勘察后发现，该路段地铁的修建，在地下需要穿越大量的市政桥梁和大型市政实施，并有多处的桩基需要托换。在此次地铁工程施工中涉及桩基托换的区间是西洲站～松溪站区间、松溪站～罗冲围站区间共计2个区间13处桩基托换，在施工计划阶段，结合施工现场的特点，最终决定在这13数桩基托换位置，均采用地面托换+盾构开仓截桩处理。
一、桥桩二次托换技术概述
托换技术是指解决对既有建筑物的地基需要处理和基础需要加固的问题；和对既有建筑物基础下需要修建地下工程及其邻近需要建造新工程而影响到既有建筑物的安全问题的技术总称[1]。托换技术分为主动托换与被动托换两种，在本文涉及到的工程中，主要是以主动托换的方式为主[2]。
托换技术适用于既有建筑物的加固、增层或扩建，以及受修建地下工程、新建工程和深基坑开挖的影响的既有建筑物的地基处理和基础加固。在地铁工程建设的过程中，如果施工时遇到不可避免的房屋、桥梁等设施，就需要采用二次托换技术，对桥梁等设施进行加固处理，确保工程的安全性[3]。
在西洲站～松溪站区间桩基托换工程施工过程中，该站之间相距1520.386m，区间采用盾构法施工，盾构法是一种机械化的施工方式，主要指通过盾构机对地下进行采挖。施工前为确保施工质量，我们对现场情况进行了确切的测量，测量得到数据：线路平面最小曲线半径为700m，最大坡度为25‰，隧道顶覆土10.6m～28.2m。在西洲站～松溪站区间施工的过程中，一共有六处需要使用桥桩二次托换技术，施工中全部使用主动托换的方式进行，区间隧道平面布置如下图1所示。
图1西～松区间隧道平面布置图
二、托换方式与结构的选择
桥桩二次托换技术在地铁工程施工中的关键是通过托换，转变原荷载力以及控制变形。在本次工程中主要采用的是主动托换方式，所以是在托换结构体系形成之后，原有的桥桩通过升顶装置托起并且做截断处理，在此过程中升顶装置可以采用油压千斤顶[4]。
在此次工程中，地铁通过的区域包括广清立交QF匝道3#桥墩及进城高架42#、43#桥墩桩基侵入区间左线隧道，所以采取地面主动托换的方式。其中基坑围护结构采用悬臂排桩∅800@950钻孔灌注桩支护+∅600@950双管旋喷桩，这个桥桩应用的主要目的是在施工过程中止水，由于地铁的建设在地下、桥梁下，深挖就会出现有水的状况，因此施工中需要注意排水。
在研究施工方法时，我们先对广清立交QF匝道3#桥墩及进城高架42#的桥梁结构进行了研究，广清立交QF匝道3#桥墩及进城高架42#的平面图如下图2所示。
图2广清立交QF匝道3#桥墩及进城高架42#平面图
通过对广清立交QF匝道3#桥墩及进城高架42#平面设计图纸的研究，我们能够确定其基坑位于淤泥层，采用800@600旋喷桩对淤泥层进行加固被托换桩为1.0m钻孔灌注桩，托换桩采用1.5m钻孔灌注桩，桩长17.2m。该桥梁与地铁工程建设路线相互重合，由于要采用二次托换技术，所以可以先将其侵入隧道的桩基进行开仓破除处理。广清立交QF匝道3#桥墩及进城高架42#的桩基如下图3所示。
图3 桥墩桩基图
确定方法与结构后开始施工，施工期间要考虑到周边的环境，尽量减小对人们生活的影响，对于一部分道路可以开放，还有一部分道路需要进行为期三个月的封路，确保施工安全以及能够在规定的工期内完工。
三、托换桩施工方案
（一）钻孔桩施工
在广州市轨道交通十三号线二期工程，西洲站～罗冲围站的施工过程中，为了使地铁能够正常施工，我们需要采用托换桩施工技术，技术的第一步需要进行钻孔桩施工，在钻孔桩施工中，根据现场的具体需求，主要分为φ1300mm、φ1500mm、φ1600mm托换新桩，这三种桩在施工时，我们全部都采用冲击钻进行钻孔灌注桩工法进行施工，钻孔过程采用泥浆护壁工艺。当施工现场钻孔完成后，需要现场制作，在钻好的孔中安放钢筋笼，然后进行水下砼灌注成桩，主要施工工艺流程见下图4所示。
图4 钻孔桩施工流程图
由图4我们可以看出，在此步骤中主要有管线探测、测量放线、埋设护筒、泥浆制备、冲击钻成孔、清孔、制作钢筋笼、混凝土灌注等过程。
（二）桩间旋喷桩施工
托换桩施工在地铁工程中还需要桩间旋喷桩施工，在进行旋喷桩施工时，施工临建布置、水、电接驳沿用钻孔桩施工的布置。施工前需要对施工中需要的机器设备进行调试，确保设备的参数都保持准确无误的状态。在此部分，需要注意的是钻机造孔时，应调整钻机的垂直度，保证钻机的垂直度误差小于1%。为保证顺利安放注浆管，引孔直径系用φ130mm成孔，岩芯管长不小于2.0m。地下存在砂层的情况，在砂层进行施工时，应该采取泥浆挂壁的施工方式，确保桩柱能够稳定、牢固。桩间旋喷桩施工的具体流程如下图5所示。
图5 桩间旋喷桩施工流程图
（三）托换施工
在桥桩托换的正式施工中，主要施工步骤为：承台施工→托换梁→预顶、顶升→截桩→回填。这一部分分为承台施工、植筋施工，承台是盛放千斤顶的平台，因为其需要承载一定的重量，所以承台的建设应该采用C40混凝土、底部铺设100mm，厚的C20素混凝土垫层。承台与托换桩的连接通过桩顶预留插筋实现。承台原理如下图6所示。
图6 承台原理图
（四）托换梁施工
在二次托换技术的应用中，托换梁施工是关键的一部，在此工程中，我们托换梁截面尺寸分别为12.5×3×2.8m、12.5×2.6×2.8m、12.5×3.2×2.8m。在设计的过程中，采用两端固结的设计方案，桥梁的重量过大，所以墩柱底荷载力会非常大，托换梁跨度大，因此在施工中采用主动托换方式处理，托换梁设置在既有桥墩之下，位置在盾构结构之上，托换梁采用钢筋混凝土结构，混凝土等级为C40。
（五）顶升托换施工
该工程托换结构形式采用技术较成熟的“托换新桩+托换大梁”组成的“门字架托换体系”。托换的方案是，将油压千斤顶放置于承台之上，然后根据主动托换的方式，改变桥桩的承载力结构，进行托换。托换时，逐渐将桥桩的承载力转移到承台上的千斤顶上，将桥桩原有的桩基截断，整个操作过程，需要监测数据以及调整千斤顶的力度，确保托换后，高度与原来相同。
四、案例分析
在本次施工中，十三号线二期区间的施工现场主要位于城市主干道下，正是由于这种情况，城市中心的市政建设比较多，地形复杂，施工具有一定程度的难度。此次地铁施工，在地下需要穿越大量的市政桥梁和大型市政实施，因需要托换多出桩基。上文中对该项目进行了分析，涉及到的施工范围内需要桩基托换的区间是西洲站～松溪站区间、松溪站～罗冲围站区间共计2个区间13处桩基托换，均采用地面托换+盾构开仓截桩处理。具体的施工统计如下表1所示。
表1 十三号线二期区间桩基托换统计表
五、总结
综上所述，地铁是城市轨道交通中重要的一个组成部分，地铁的建设能够缓解路面交通的压力，在地铁建设的过程中，由于主要铺设地点为城市，所以经常会与桥梁、房屋等设施处于同一路线上，地铁需要质量保证，桥梁与房屋建设也不能破坏，二者之间需要完美结合，这就需要桥桩的二次托换技术，因此当前地铁建设中，桥梁的二次托换技术十分盛行。在此次广州市轨道交通十三号线二期工程，西洲站～罗冲围站的建设过程中，通过对二次托换技术的使用，顺利完成了工程建设，在未来的发展中，我们会总结更多的新技术、新方法，为祖国的建设贡献出力量。
参考文献：
[1]孙沈鹏，陶海灵，龙毅华，等.运营状态下高架桥的立柱托换施工[J].建筑施工，2018（1）：125-128.
[2]李文，蒋双南，左敏，等.地铁车站高架桥墩下桩基托换施工监测技术[J].土木建筑工程信息技术，2016，8（1）：95-99.
[3]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.
[4]曹文龙，王雪彦，程园，等.城市地铁车站下穿既有桩基托换关键技术研究[J].公路交通科技（应用技术版），2017（4）.
论文作者:冯林
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/11/17
标签：桥桩论文; 桩基论文; 地铁论文; 松溪论文; 桥墩论文; 钻孔论文; 工程论文; 《基层建设》2018年第29期论文;