交通世界TRANSPOWORLD
收稿日期：2019-04-09
作者简介：樊志伟（1985—），男，工程师，从事城市轨道交通项目建设管理相关工作。
樊志伟
张中庆
（广东珠三角城际轨道交通有限公司，广东广州510308）
摘要：以珠三角城际轨道交通广佛环线广州南站至白云机场段项目区间隧道下穿东新高速公路桥桩为例，详细介绍了城际
铁路穿越桥梁桩基托换的施工工艺，盾构截桩通过安全稳定，既保证了上部桥梁结构的安全，也保证了隧道顺利下穿桥梁桩基，为今后类似地下隧道穿越公路桥桩施工提供了依据。 关键词：桩基托换；主动托换；盾构法中图分类号：U231.3文献标识码：A
0引言
广佛环城际上、下行线外包佛莞城际铁路，四线并行等高从城际地下车站广州南站东侧接轨引出，与东新高速公路在新客互通主线桥12~16号桥墩附近交叉。广佛环城际上行线隧道与高速公路右幅13号桥墩桩基冲突，另3条城际线路均可从高速公路桥墩间下穿通过。受既有条件限制，线路平、纵断面唯一。经考虑，只能采取盾构穿越桥桩的施工方案。
盾构穿越施工前，采用主动托换的方法，在托换新桩与托换梁之间设置千斤顶加载，使新桩大部分沉降位移通过千斤顶的预压完成，从而实现原结构桩上的荷载经托换梁转移至新托换桩的受力体系转换。转换后，盾构掘进时从托换新桩间通过并截断旧桩，不影响桥梁的正常使用。 1工程概况
1.1本工程概况
珠三角城际铁路广佛环线广州南站—大石站区间上行线隧道与东新高速公路新客互通桥13号右幅主线桥及匝道桥的桩基础冲突，此处共有佛莞、广佛东环城际四线铁路隧道，交叉处小里程方向为四线共建明挖段。隧道在此处为单线隧道，结构外边缘直径8.8m ，广佛环城际上行线与佛莞城际左线间距最近，约为11.2m 。本工程采用桩基托换方案加固既有高速公路桥梁，托换梁顺高速公路方向布置，主
桥线托换桩采用4根直径1.8m 钻孔灌注桩，匝道桥托换桩采用2根直径1.8m 钻孔灌注桩，新建托换梁跨越广佛东环城际上行线隧道。桩基托换施工及盾构穿越期间不进行桥面交通疏解。1.2既有桥梁概况 交叉处位于东新高速公路互通桥变宽段，设计双向8车
道，设计时速为100km/h ，汽车荷载等级为公路-Ⅰ级。12~16号墩为一联，左幅桥上部结构为（18+3×25）m 变宽预应力混凝土现浇箱梁，右幅桥上部结构为（4×25）m 变宽预应力混凝土现浇箱梁，均采用盆式支座。花瓶墩采用一个顺桥向活动支座、一个顺桥向和垂直双向活动支座，柱式墩采用顺桥向单向活动支座。
13号主线桥采用花瓶墩，基础为2根直径1.8m 的钻孔
桩；匝道桥采用柱式墩，基础为1根直径1.8m 的钻孔。桩长均37m ，桩端持力层为全风化~弱风化泥质粉砂岩。墩高
约9.3m 。
1.3管线及地质水文情况
本工程影响范围内基本无地下管线。
盾构穿越既有公路桥桩时，主要穿越全风化及强风化泥质砂岩。隧道拱顶埋深约9.6m ，拱部以上覆盖层以粉质黏土及全风化泥质砂岩为主。
2既有桥梁基础托换施工
（1）施工前准备。桩基托换施工前，对既有桥梁下的现有道路进行交通疏解，并统筹安排施工平面布置，同时委托具有相应资质单位对拟托换桥梁进行安全鉴定。
（2）基坑围护桩及托换桩施工。既有桥桩3倍桩径范围内采用全回转钻机成孔，其余采用冲击钻施工。受既有桥梁净高影响，钻机均需改造，并限制提升高度[1]。
（3）注浆加固。为保证盾构截桩通过托换区域的安全性，对托换基坑范围内土体进行单液浆注浆加固，注浆深度至隧道底1m 。
（4）冠梁及支撑施工。
（5）架设临时支撑。基坑开挖前，为防止原桥梁上部结构发生位移，设置临时支撑。临时支撑由钢结构组成，
起到为梁体顶升的作用。基坑开挖及盾构穿越前，采用钢板垛支撑在梁体下缘；盾构穿越时及之后的
一段时间，利用顶升设备调整梁体标高，保证梁体结构安全，待本范围隧道施工完毕后方可拆除支撑结构。
（6）桩帽及横通道施工。逐层分部开挖基坑，至托换梁底后，对横通道及桩帽位置进行放样，继续开挖土方至桩帽及横通道底标高，施作横通道、桩帽及托换梁底部垫层。凿除托换桩桩头，绑扎桩帽钢筋及喷射横通道结构，最后浇筑桩帽混凝土。桩帽位置安放顶升千斤顶和自锁装置，并做好防水包裹措施，然后回填砂至托换梁底标高，铺设托换梁底模。每处托换桩桩帽上安装3个安全自锁装置及3个钢支撑，安全自锁装置与钢支撑将永远埋置于托换梁与桩帽间的钢筋混凝土连接体内。
（7）托换梁施工。托换梁与既有承台通过企口、凿毛、植筋方式连接。植筋前先对既有承台表面进行凿毛，至露出新鲜混凝土骨料。植筋完成且锚固胶凝固达到强度后进行植筋抗拔力检测。绑扎托换梁钢筋时要同步预埋后浇外包承台钢筋，并安装预应力管道及散热管、测温管。浇筑混凝土并养护至设计强度。
（8）顶升托换。待托换梁完成后，在托换桩周围继续开挖至基坑底设计标高，确保顶升空间。先进行预顶升，再进行正式顶升托换。预顶升分十级加载，每级荷载增量为千斤顶加载上限值的10%，每级加载保持10min，待结构稳定后加载下一级荷载。在加载过程中同时应严格监测托换梁以及既有桥梁的位移和应力状态，被托换桥墩底部的上抬量要≤1mm，否则停止加载。待预顶完成后且一切正常
时，方可进行正式顶升。顶升过程中千斤顶分十级加载并整体顶升，当加载次数达到设计次数的2/3后，每次加载必须严格监控，超出上抬要求时，立即终止加载并分析原因，同时相应修正参数后继续顶升。预顶完成后，用加工的钢支垫替代千斤顶，并在其顶部设钢楔，实现体系转换[2]。
如图1所示为桩基托换剖面示意图。
（9）托换梁预应力张拉。
（10）施工外包承台。顶升完成且变形稳定后，浇筑外包承台。
（11）封桩。顶升完成并检查顶升各项工序满足设计要求后，自锁装置及支垫稳固牢靠，将工字钢板等措施落实到位后，然后封桩。
刘爱勤
（12）破桩。利用横通道，采用人工结合风镐由外向内、层层剥离的方式，凿除桩身混凝土。同时千斤顶逐级减压，观测数值稳定后拆除千斤顶，最后切断钢筋。
（13）回填及恢复交通。
3盾构穿越施工
（1）盾构穿越前对盾构机进行全面检查，避免穿桩过程中出现停机。
2019十大经济年度人物
（2）实测盾构穿桩段每一环管片的实际埋深，结合水土压力计算当前环的土压，以便适时调整土仓压力。
（3）盾构机穿越时匀速推进，推进速度控制在15mm/ min以内，推力＜25000kN，扭矩＜2000kN·m，垂直姿态控制在轴线以下30mm左右。
（4）穿桩段较其他地段更容易发生螺旋机喷水现象，因此以能够满足出土为前提适当降低螺旋机的开口率。同时提前准备处理喷涌的工具与材料。
（5）穿桩前，沿线路方向在基础外侧2m处布设注浆管，盾构穿桩时及时补注浆，穿桩后根据监控量测的结果决定是否启动跟踪注浆。
4施工监测
托换施工前对既有桥梁的初始状态进行检测，以确定被托换结构的最终容许沉降标准。托换施工过程中，采用信息化施工技术，对托换梁上部原桩的位移、沉降和托换新桩的沉降情况、托换梁的变形进行严密监测，通过对每个环节的监测数据进行采集与分析，及时修正托换顶升参数，有效指导施工。盾构穿越时，采用常规监测手段，主要对既有桥梁墩台竖向位移、差异沉降（倾斜）、周边地表以及隧道结构内力、外力和变形等进行监测[3]。
5穿越桥桩结果
盾构截桩通过期间，掘进参数正常，盾构机未出现卡顿等异常情况且速度较为稳定。盾构穿越的全阶段，监测数据整体平稳，桥墩单次最大沉降为3.4mm/d，地面累计最大沉降量为4mm。经安全鉴定，既有桥梁结构安全，托换取得了良好效果。
6结语
综上所述，如遇类似工程建议如下：
（1）在设计选线阶段，首先应优先调整隧道的平、纵曲线尽量使线路绕避建（构）物桩基础。既有条件不足
（下转第36论文下载网
页）图1桩基托换剖面示意图
2.5运营设备情况分析
实施通宵运营理想线路条件为三线或四线线路，广州地铁既有线均为双轨线路，若实施通宵运营，会对地铁夜间检修作业造成一定影响。在条件允许情况下，建议将线路改造为三线或四线线路，以满足通宵运营条件。
目前部分设备的冗余及容量不支持24h运营，需扩大设备冗余及容量，并且部分设备夜间自检时影响设备正常使用，需对设备进行升级或改造，如夜间信号系统自检期间道岔无法转动，导致列车可能需要临时停车。
单线拉风箱情况下，列车需要不断正反向运行时，部分线路信号系统反向不能实现ATO行驶、自动停车、自动开车门、自动折返、自动排列进路等功能，需要对信号系统功能进行改造，若信号功能未能完善，需人工进行排列进路、开关门等操作。
单线拉风箱反向运行时，部分线路站台门无法与车门联动开关，需人工进行操作，并且在反向运行时，需在站台另一端加装软灯用于防止夹人夹物动车。
3广州地铁新建线路通宵运营需求
鉴于既有线路在设计、建设阶段未考虑通宵运营需求，从而导致实施通宵运营困难较大。针对后续规划开通的地铁线路，建议提前考虑线路功能定位，将线路设计为三线或四线模式，采用柔性的配线设计，满足运行交路的灵活配置；建议所有配线具备自动折返功能，支持列车全自动运行模式，为后续实施通宵运营创造有利条件。
新线设备设施在设计、采购时，为保证通宵运营需求，需采用性能可靠度高、连续工作能力强的设备，同时需考虑增加设备冗余能力，实现设备高可靠度的免维护及自我诊断和修复功能。引入智能维修等新技术、新设备，如可视化智能挂地线系统、智能轨道巡检系统等，提高检修质量和效率，在有限的施工作业时间内完成更多检修任务。优化施工作业流程，减少拆挂地线、施工授权等环节花费时间；学习行业内夜间施工先进经验，灵活运用夜间天窗时间进行施工作业。
4结语
目前广州地铁线网运营里程已达478km，至2023年将突破800km。为提升广州城市吸引力，促进夜间经济发展，提高地铁服务水平，为未来广州成为国际化大都市做好铺垫准备工作，地铁通宵运营势在必行。全线网实施通宵运营，增加成本过高，对全网运营影响较大，尤其是既有的双线线路，不建议采用；若实施固定日期通宵运营，需进一步提高地铁设备检修质量，优化夜间检修作业流程，同时运营成本将有一定增加；在既有线路及设备条件下，部分重大节假日实施通宵运营，对地铁整体生产运作影响不大，可逐步实行。
参考文献：
[1]广州市交通委员会.广州市新一轮交通综合调查总报浙江天台中学
告[R].广州：广州市交通委员会，2018.
[2]丁建隆.打造安全地铁畅通广州亚运[J].城市轨道交
通，2011（2）：1-4，84.
[3]广东省人民政府.广州市城市总体规划（2011-2020）
[R].广州：广东省人民政府，2016.
（编辑：唐勍勍）
（上接第32页）
时，尽可能通过微调线路减少侵入隧道的桩基础数量。
（2）托换基坑围护结构设计时，在盾构影响范围内的桩基钢筋应采用玻璃纤维筋。
（3）在计算盾构通过当前环管片的土压时，应特别注意盾构机长度。施工前应弄清刀盘、盾尾到达与离开桩基对应的实际管片环号。
（4）针对敏感级别较高的建（构）筑物，盾构顺利穿越后的一定时期内，应持续进行监测，直至监测数值完全趋于稳定。
（5）对于交通流量特别大的高速公路，在顶升托换期间宜提前实施桥面交通疏解。
（6）未采取托换处理但距离隧道结构较近的桩基础，应根据地质情况，适当采取预注浆加固或隔离保护的工程措施。参考文献：
[1]徐前卫，朱合华，马险峰，等.地铁盾构隧道穿越桥
梁下方桩基础的托换与除桩技术研究[J].岩土工程学报，2012，34（7）：1217-1226.
[2]杨光，赵肖春，罗宏钢，等.地铁盾构隧道穿越桩基
桩基托换施工技术[J].中国标准化，2018（14）：120-121.
[3]马忠政，马险峰，徐前卫，等.盾构穿越桥梁桩基的
死狂
托换及除桩施工技术研究[J].地下空间与工程学报，2010，6（1）：105-111.
（编辑：唐勍勍）
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议