地铁车站下穿城市立交桥基础两次托换技术

地铁车站下穿城市立交桥基础

两次托换技术

汇报人：李金亮中铁隧道集团四处有限公司福建长平公路2标项目2017年11月·青岛交流题纲一.前言二.项目简介三.托换方案设计四.施工步骤及操作要点五.施工监测六.结束语一、前言一、前言

在进行城市地铁的设计与修建中，不可避免的遇到与城市立交桥（或城市民房建筑物）基础桩基发生冲突，桩基托换技术的应用已是一个技术性强且行之有效的解决办法，而在地铁修建的过程中又往往要保证不影响桥梁或民用建筑物正常使用情况下进行施工作业。由于受地铁空间的限制因素，桩基托换往往需要进行多次的力学转换，比如第一次转换到临时托换桩上，第二次转换到车站主体结构上。而在基坑作业的情况下，进行桥梁桩基的两次受力转换是一种技术难度大、费用较高、工期较长、风险性高的一种特殊施工方法，具有涉及专业性强、科技含量高、环境安全保护问题突出的特点。结合成都地铁衣冠庙站（高新大道站）地铁车站下穿城市立交桥基础两次托换技术的成功应用，有效地解决了车站空间进行桥梁托换不影响正常通行的难题。

一、工法立项该如何选题二、项目简介一、工法定义及要求二、项目简介2.1工程概况

衣冠庙站是成都地铁3号线一期工程的中间站，为地下二层岛式车站，站后设单存车线。站位处于一环路与衣冠庙立交桥的交叉路口，车站主体沿一环路呈东西向布置。衣冠庙立交桥上跨衣冠庙车站，桥面为双向4车道，桥宽15.1m，桥梁结构为15片单箱单室小箱梁组成，沥青混凝土路面。桥墩与车站中心轴线交角为89°。衣冠庙立交桥6＃桥墩桩基位于车站中央与车站主体结构相冲突，需对该桥桩进行托换处理；桥下净空5m，桥墩基础为两根长15.5m、直径1.5m摩擦桩，桩中心距离6.5m，承台高度1.5m，平面尺寸。滑动式箱梁台座二、项目简介6#号桥墩6＃桥墩基础为两根直径1.5m、长15.5m的摩擦桩，桩中心距离6.5m，桩顶承台9m（长)x2.5m（宽）x1.5m（高），C30砼浇筑。车站主体结构横断面简支梁桥5m20.7m15.5m2.2建（构）筑物位置关系

衣冠庙立交桥为简支梁桥，跨度20.7m，桥下净空约5m，桥面沥青混凝土路面。6#桥墩位于车站中心正上方，承台底面距车站顶顶面为1.352m。二、项目简介2.2建（构）筑物位置关系

衣冠庙立交桥是进城方向上跨一环路的主干道，对进、出城方向的交通有很重要的作用。于2003年4月26日通车，为简支梁桥，桥宽15.1m，跨度20.7m，桥下净空约5m，桥面沥青混凝土路面。6#桥墩位于地铁车站中心正上方，桥梁桩基修建时采用人工挖孔成桩，桩中心距离6.5m，承台底面距车站顶板面为1.352m。承台顶面与道路地面的高差为0.35m。相对位置关系剖视图1.352m二、项目简介2.3车站地质情况

根据勘察报告，在立交桥下地铁车站基坑开挖范围内土层主要为①杂填土②粉质粘土③松散卵石土、稍密卵石土、车站底板位于中密卵石土层中。二、项目简介2.4施工边界条件

桩基托换段在盾构机安装及始发范围，工程的进度直接影响到盾构机的始发时间。业主要求工期要求安全要求

衣冠庙立交桥为进城主干道，在进行二次的受力转换过程中不能影响立交桥的正常通行。在不影响衣冠庙立交桥正常通行的情况下安全的完成二次受力转换，是项目安全控制中的关键环节。工艺控制需要

两次托换中，桥梁桥墩累计竖向位移控制值在10mm以内,水平位移控制为5mm，工艺施工技术要求较高。三、托换方案设计三、托换方案设计3.1托换方案设计

采用被动托换和主动托换相结合的方法进行两次托换：第一次转换为原桥桩基卸载截除后，将桥墩被动托换至地铁车站围护桩及基坑内临时立柱桩上（被动托换）；第二次待车站主体结构达到设计强度后，截除临时立柱桩基，对托换结构及上部结构的变形运用同步顶升装置进行动态调控，以消除托换体系长期变形的时间效应，将桥墩主动托换至车站主体结构上方（主动托换）。

托换桩为冲击钻孔桩，托换梁采用混凝土梁。托换梁在与原桥墩相交处采用“齿槽+植筋”的方式与原桥墩相结。围护桩车站顶板一、工法立项该如何选题3.2施工方案的优化

1、基坑内临时立柱桩：原设计方案为桩基础+格构柱，考虑施工过程中桥梁限高的要求及格构柱的垂直定位困难，格构柱的方案不易保证质量，经与设计协商后，桩基础+格构柱方案优化调整为桩基础。

2、二次主动托换原设计方案为两台500吨千斤顶，单个千斤顶预顶力设计为4000KN;现与设计协商后，采用同步顶升加载设备QF350—20型两台、QF650—20型两台千斤顶及配套油泵，千斤顶行程为200mm，千斤顶最大压力3500kN、6500kN，千斤顶带手动自锁装置。三、托换方案设计四、施工步骤及操作要点4.1托换方案施工步骤

四、施工步骤及操作要点四、施工步骤及操作要点4.2操作要点

（1）围护桩及临时立柱桩：钻孔桩采用冲击钻成孔（桥梁下方受高度限制），跳桩法施工，围护桩及临时立柱作为前期托换桩基、均采用Φ1200水下C30钻孔灌注桩，围护桩基坑底以上桩长11.83米。

（2）桩基压浆：托换桩基施工完成后，为提高桩端承载力，减少沉降，避免因托换桩基之间产生差异沉降对托换结构造成不利影响，采用桩底后注浆，使浆液对桩底附近的桩周土层起到渗透、填充、压密和固结等作用。注浆材料采用42.5级水泥，水灰比0.6～0.7，注浆压力2～6Mpa。注浆量3m3/根。成桩2天后注清水打开通道并进行压水试验，5天以内完成压浆工作。施工平台开挖围护桩及临时立柱施工四、施工步骤及操作要点4.2操作要点

（3）界面处理：车站纵向布设托换梁对原承台进行握裹，为了让新旧结构共同协调作用，新老混凝土界面均要求处理，将旧混凝土表面凿毛深度10～20mm左右，原构件表面凿成不小于6mm齿状接触面。凿毛后用水清洗干净，在托换梁混凝土浇注前4小时涂刷环氧树脂砂浆界面剂，凿毛时若发现裂缝等异常情况，应立即采取临时安全加固措施，并反馈信息给设计人员。

（4）植筋：

用于抗拔的植筋孔深不小于15d，用于抗剪的植筋孔深不小于10d，本工程植筋孔深为350mm。本工程植筋孔径孔径为31mm。钻孔时若碰到钢筋则立即停止钻进，移动孔位后再钻；钻孔用水或空气冲干净。植筋胶应进行试配，观察凝固时间和效果。四、施工步骤及操作要点4.2操作要点

四、施工步骤及操作要点（5）托换预顶加载：采用分级加载原则，共分十级加载，每级荷载增量为千斤顶加载上限值的10%，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。被托换桩的上抬量不能大于1mm，大于此值应停止加载。在加载过程中同时应严格监测托换梁裂缝的产生及发展，最大裂缝宽度大于0.1mm时，停止加载。预顶施工时应对临时立柱轴力进行实时观测，加载过程中单根轴力大于4000KN时应停止加载，加载时所有千斤顶应联动并保待同一顶升力，并进行自锁，防止漏压现象引起的沉降。

4.2操作要点

高空滑移完成后的钢桁架屋面四、施工步骤及操作要点4.2操作要点

（6）浇混凝土支座：托换梁下部、车站中柱上方设置1300（长）*1200（宽）*630（平均高）mm钢筋砼支座，支座竖向钢筋锚入车站中柱内，待预顶施工完成，且保持预顶力稳定不变的情况下，浇注微膨胀自流平混凝土，注意保证浇注砼的密实性，支座顶部设置注浆管，混凝土齡期到后压灌环氧树脂。

（7）原桥梁桩基截桩：截桩前应做好各项应急措施，要求在截桩过程中尽可能减少对整个托换系统的振动。每次切断口的深度不得超过100mm，且应遵循由外向内，截桩过程若发现临时立柱轴力监测值超过4500KN时应立及停止施工通知设计单位。截桩断口高度应与托梁3底面保待在同一平面内，截桩完成切口断面使用结构胶找平。四、菜施工粗步骤浪及操臂作要胡点五、施敞工监测五、施挤工监测施工监测刑是决定副工程成顽败的重啊要环节，为了确保素上部结掘构的正核常安全步使用，监控网络根据每个施惩工步骤可像能对结构沟造成的影省响进行布菜置。采用从信息化施津工技术以悬信息指导璃施工。托卸换过程中泡对每个环革节的监测合数据进行员采集、分匆析。发现指同题及时蚀提出，并训对有关托渡换顶升参龄数进行修夺正。在托患换或顶升普过程中对狗托换粱上彩部墩柱的穷位移、沉晌降情况、筹托授粱的材变形进行若严密检测递，进行情淹息化施工穴，以便确五保安全和虾质量。沉读降监测采贴用苏州一芳光DS担Z2水准仪+FSI平板槐测微湿器。堂监测抵频率损在各波级预胀顶加踪蝶载停旁止结师束后5m理in、10另min、15谅m沸in各测来读1次。陈桩基秤托换拆监测誓项目如下表所示。附表：桩蜘基托换监谜测项目指嘉标六、结束障语直至整个托毫换系统受柄力转换完司成，桥梁弄支座强度傅等级达到傅设计要求椒，在承受幼桥梁整体疼荷载的同误时进行监医测3个月（月/14次），确宪认数据稳禁定，托换夫完全结束，监测数妻据显山示，退桥梁筐最大码沉降短量为+6m联m，远远盾小于控送制沉降圾值（±10看mm），桥直梁处于徐安全状乖态，成气功完成撕地车站予高架桥既二次托局换的施行工。托换技术在限现代城市障土木