【原创】利用原桩基作为托换桩的创新工艺研究

本文摘自：广州市胜特建筑科技开发有限公司 第 14 期 胜特特刊 点击查看特刊>>

——郑州城市轨道交通3号线一期桩基托换工程

工程概况：郑州城市轨道交通3号线一期桩基托换工程为郑州市轨道交通3号线沙门路站～兴隆铺路站区间采用盾构法施工，其区间右线隧道在里程右DK7+930.0处与南阳路北三环立交桥NY1桥台桩基NYT1-1、NYT1-5号桩冲突，为保证桥梁及隧道安全，盾构施工前，须对影响桩基进行托换、影响桩进行凿除处理；其中新建桩基为钻孔桩，本次托换采用主动托换方式，对NYT1-1、NYT1-5号桩在利用既有托换桩复压提高承载力作为托换桩,与新建桩共同组成托换体系。

    当隧道穿越既有桥梁需要桩基托换时，现有托换技术主要采用门字架托换的方式：即采用两根托换桩支撑起托换梁，由托换桩及托换梁组成托换体系；当在托换桩与托换梁之间主动预顶时，将托换梁上部的荷载转移至托换桩，使原承重构件架空，使隧道顺利通过。因而现有技术对环境要求较高，或者需要拆除既有建筑，施工周期长，而且拆除建筑物会花费较大的成本及造成经济损失；此外，建筑物拆除后，需要进行垃圾的运输，堆放垃圾会占用土地，一来不利于环保，二来也会花费一定的成本；建筑物再建时也会造成能源、人力、物力的耗费。由此可见，如何对现有的桩基托换技术进行改进，找到一种适用范围更广的托换技术，能够在受限条件下对既有建构筑物进行托换，以使新修地下隧道顺利穿过，这是本领域目前需要解决的技术问题。

    新建隧道穿越既有建筑物利用原桩基础复压提高承载力作为托换桩的创新工艺研究,主要是利用既有托换桩复压提高承载力作为托换桩,与新建桩共同组成托换体系。原桩复压的方法包括：在既有桩外围设置包柱支撑体系，基础桩上方承托桩承台；将千斤顶和钢管支撑置于桩承台底部与包柱支撑体系顶部之间，千斤顶的作用力输出端通过包柱支撑体系传递至基础桩；截断位于包柱支撑体系顶部以上的基础桩，多次顶升千斤顶，并在钢管支撑上增加垫块；待建筑物桩基础复压达到设计值时，重新连接基础桩的截断部位。千斤顶、钢支撑、自锁装置组成安全保障体系，保障顶升托换安全可靠，经济合理。本发明提供一种新建隧道穿越既有桥梁利用原桩基础复压提高承载力作为托换桩方法及系统，解决桩基托换结构补桩对施工场地要求严格，施工场地限制存在一定的施工困难，加上补桩桩数及扩大承台等所带来的费用，会增加不少资金。
    本创新工艺是在传统桩基托换主动托换技术基础上的巨大突破, 可以达到用原桩基础复压提高承载力作为托换桩设计要求，本创新工艺需结合我司三项实用新型专利使用：
        1. “建筑物桩基础复压提高承载力的装置”（专利号ZL201820686436.4）
        2. “新修隧道穿越既有建筑主动托换的托换系统”（专利号ZL201920617951.1）
        3. “一种可调节高度的永久支撑自锁装置”（专利号ZL201620697033.0） 

    本工程的关键技术主要利用原桩基作为托换桩，通过对原桩基复压提高承载力的方法，使其满足托换桩的性能要求，从而变成托换桩，其具体步骤为：

第一步：施工准备

        1、施工场地整理，管线迁改和重载交通控制；
        2、既有桥台地面局部开挖至台底，对既有桥高程和平面定位进行复核测量，并将复测结果反馈给设计及监理单位；
        3、布设桥梁的监测系统;
        4、既有桩基地基注浆加固。

第二步：新建桩基施工

    1、既有桥复测与设计和监理方确认无误后，对新建桩基进行定位、钻孔及浇筑。
    2、当灌注成桩3~7天，桩身强度达到70%后，进行桩底后压浆。

第三步：基坑开挖及新增抱桩式桩帽

    1、施工基坑围护结构，进行基坑开挖。
    2、破除新桩基桩头，新作抱桩式桩帽及新增桩帽，注意桩基声测管和注浆管。

第四步：托换承台施工

    1、既有桥台底垫层清理和台底凿毛，并进行承台底钢筋机械套筒连接及植筋和预埋件施作;
    2、基坑清理，浇筑垫层；
    3、浇筑托换承台。

第五步：既有托换桩顶升和截桩

    1、布设千斤顶自锁装置及辅助支撑，先对原有托换桩进行单独顶升检测抱桩式桩帽系统的可靠性后再对该桩体进行截桩;
    2、既有托换桩截桩后二次顶升，完成既有托换桩的承载力必要时进行二次注浆提高桩体承载力。

第六步：既有托换桩及新增托换桩同步顶升、被托换桩截桩

    1、布设千斤顶自锁装置及辅助支撑，对既有托换桩基新增托换桩同时进行预顶升;
    2、主动托换顶升，分10级进行加载，每级加载为设计理论荷载的10%;
    3、待来回顶升后确定在顶升力最小托换结构系统变形稳定稳定后进行截桩，截桩应逐根进行，待监控量测结果趋于稳定以后，方可进行下一根桩的截断。 

第七步：托换节点封桩施工及基坑回填

    1、待托换结构沉降位移趋于稳定后，固定辅助支撑，逐步卸载千斤顶，并继续保持监测；
    2、桩帽与托换承台封桩联接（或待盾构机穿越隧道过程进行三次顶升后再封桩）。
    3、基坑回填；

    郑州城市轨道交通3号线一期桩基托换工程自2019年4月份进场施工，2019年7月份前完成了所有托换顶升工作。本工程技术亮点主要是利用原工程桩作为托换桩，解决施工作业面不足，无法开挖等问题。本项目施工工艺较新，在业主要求的工期内安全可靠的完成了顶升托换，受到建设方中国建筑第八工程局有限公司一致好评！