广州市轨道交通六号线省航运局宿舍楼桩基托换技术

唐贵和，范 雨，黄金林

(1.华南农业大学水利与土木工程学院，广东广州 510642;2.广东省重工建筑设计院有限公司，广东广州 510034)

广州市轨道交通六号线省航运局宿舍楼桩基托换技术

唐贵和1，范 雨2，黄金林1

(1.华南农业大学水利与土木工程学院，广东广州 510642;2.广东省重工建筑设计院有限公司，广东广州 510034)

广州市轨道交通六号线广东省航运局宿舍楼桩基托换工程中，采用钻孔灌注桩+托换梁的手段对该建筑物桩基进行托换。该工程地质条件和水文条件较为复杂，建筑物12根桩侵入盾构掘进区，经综合比较，采用桩梁托换技术。工程中对桩基托换桩基槽、周围建筑物、托换建筑以及桩梁的沉降和裂缝进行施工监测，以确保工程安全。计算托换桩的沉降及相邻桩的沉降差，均远小于规范规定极限值。本文比较详细地介绍了托换施工工艺、相关监测、桩基托换技术的控制要点和应急处理措施，可为此类设计和施工提供参考。

轨道交通 桩基托换 施工监测

广州市轨道交通六号线工程途经浔峰岗到香雪，经过文化公园、北京路等闹市区，两次穿越珠江，地质条件复杂。沿线整体或部分穿越既有建筑物，因而施工时必须采用托换建筑物基础的方法保护地面建筑。桩基托换技术是一种难度较大、费用较高、工期较长和责任性较强的建筑技术[1-2]。托换技术的关键是确保被托换结构的使用安全，要求在施工过程中有一个科学合理的设计、施工、监测方案[3-4]。

1 工程概况

广州地铁六号线海珠广场站—北京路站区间全长1 002.684 m，区间隧道在里程 YDK11+360.006—YDK11+399.718下穿B106号房屋(广东省航运局宿舍楼)[5]。B106号房屋为8层框架结构，首层建筑面积约330 m2，桩基为钻孔灌注桩，桩径A800 mm、A1 000 mm;其中桩径A800 mm桩基的设计承载力为2 500 kN，桩径A1 000 mm桩基的设计承载力为3 900 kN，桩身混凝土强度为C25;桩长19～21 m。该栋建筑物有12根桩侵入盾构掘进区域，需要进行桩基托换。

1.1 工程地质特征

施工场地范围内地层土力学参数如表1所示。盾构过该段主要穿越地层为(7)、(8)层，拱顶地层为(7)层。托换工程立面示意见图1。

表1 地层参数建议值

1.2 水文地质条件

图1 托换工程立面示意(单位:mm，高程:m)

地下水类型主要有第四系孔隙水，主要含水层为冲洪积粉细砂(3)1，地层分布连续，厚度较大。根据现场抽水试验结果，砂层水位稳定时间相对较短，说明其补给畅通，地层富水性较好，透水性中等。其次为基岩风化带的风化裂隙水，主要含水地层为中风化岩层，岩体裂隙较发育，地层富水性相对较好，渗透性弱。本场地范围内的含水层粉细砂层厚度较大，分布连续，而且可能连续分布至珠江边，因此，本场地第四系层中的地下水与珠江水有较紧密联系。

2 桩基托换方案设计

桩基托换的方案主要有桩梁托换、筏板基础、扩大承台+钢管桩托换等，本文对各个方案的优缺点对比如表2。

根据场地工程及水文地质条件，参照广州地铁桩基托换类似工程经验，考虑安全、造价及工期等因素，经综合比选，采用桩梁托换方案，其布置如图2所示。B106(广东省航运局宿舍楼)的桩基托换采用桩梁式托换，通过主次梁形式将原桩荷载传递至区间隧道两侧的托换桩上;共设置主梁7根，次梁1根，托换桩13根;桩基托换在约3.8 m深的基槽内施工，基槽采用土钉支护，施工基槽周边通过两排A600@400 mm搅拌桩止水，临近泰康路的基槽边采用单排A108@400 mm的钢管来加强基坑支护。

表2 桩基托换方案比较

图2 桩基托换平面布置(单位:mm)

3 桩基托换施工

根据桩基托换工程的工程地质、水文地质条件和所托换建筑物桩基的特点，确定施工方法为:

①施工范围的管道、设施拆迁，调查、记录有关建筑物的现状调查;②先施工基槽周围的搅拌桩及超前微型钢管桩，然后施作托换桩;③托换梁基础土方开挖及土钉施工;④托换梁施工;⑤截桩施工;⑥基坑土方回填及道路修复。

4 施工监测

4.1 基槽施工监测

桩基托换施工基槽侧壁等级为二级。基槽施工以环境保护和动态设计与信息化施工为目的，开展相应的支护监测工作，监测对象一般为从基坑边缘向外2～4倍开挖深度范围内的建(构)筑物。根据本基槽支护及周围环境的特点，施工监测必测项目、测点布置见图3。

监测项目报警值:

1)围护结构桩顶水平位移:报警值16 mm，最大位移控制值20 mm;

2)锚杆拉力:根据设计计算书确定，一般警戒值为80%的设计允许最大值;

图3 基槽施工监测点布置(单位:mm)

3)对于测斜光滑的变化曲线，若曲线上出现明显的折点变化，也应作出报警处理。

4.2 桩基托换施工监测

桩基托换施工监测针对建筑物及托换结构进行，主要监测项目有建筑物沉降、倾斜和裂缝发展情况，以及托换梁挠度和桩竖向位移。对楼房分别在纵横轴两个方向上监测倾斜度，托换梁挠度和桩竖向位移的测点布置在梁两端及梁与桩交点处，监测点布置见图4。

从盾构机到达建筑物下部开始，到盾构机通过建筑物后两个星期内，需对地表沉降及建筑物倾斜、不均匀沉降、裂缝发展情况进行监测。盾构通过时每天监测2次，其他时间每2 d监测1次，监测数据应及时反馈。地面下沉允许值为10 mm;房屋不均匀沉降允许值为0.002l(l为框架梁跨长)。托换完毕2个星期内，仍要进行监测工作。此时仅监测被托换桩的沉降，第一周，监测频率为1次/d，第二周为1次/(2 d)，监测数据应及时反馈。

图4 托换施工监测点布置

4.3 托换梁的差异沉降计算

根据广东省标《建筑地基基础设计规范》，新加托换桩的沉降S可按下式估算

式中，S1为桩身的压缩变形量;S2为桩底沉渣的沉降量;¯σV为桩身平均压应力;l为桩长;Ec为桩身材料的弹性模量，取混凝土弹性模量的0.85倍。

选取TL4的一侧新加托换桩TZ4来计算沉降，其上部压力N=5 730 kN，则

钻孔桩的孔底沉渣厚度按照规范应不大于50 mm，本次计算每个新加托换桩的桩底压缩沉降，取为最大沉渣厚度的20%，则S2=50×20%=10 mm。所以，其最大沉降S=6.2+10.0=16.2 mm。同理，计算出每个新加托换桩的沉降及沉降差，计算结果如表3。

表3 新加托换桩的沉降和沉降差

由表3可知，此框架结构的新加托换梁本身的沉降差为0.6～11.0 mm，远小于其允许沉降差的最小值44.5 mm，故托换梁本身的差异沉降满足规范要求。

计算托换桩上的桩与邻近不托换桩上的桩的差异沉降，相邻桩允许沉降差计算式为0.002 l，l为相邻桩中心距。由计算结果可知，相邻桩的差异沉降满足规范要求。

5 施工应急处理

1)当基坑止水帷幕漏水、流土，坑内降水及开挖使坑外地面或道路下沉时，应立即停止坑内降水和挖土，并立即用黏土、水泥浆液或其它化学浆液等补救止水帷幕的渗漏，必要时重新补做止水帷幕。

2)基坑开挖引起流砂、涌土或坑底隆起失稳时，应立即停止基坑内降水或挖土，进行堆料反压。

3)当基坑支护结构变形超过允许值或有失稳前兆时，应按下列规定立即采取加固措施:①当支护结构变形过大，明显倾斜时，可在坑底与坑壁之间加设斜撑。②当坑边土体严重变形，且变形还持续增加有滑动趋势时，即视为基坑整体滑动失稳前兆，应立即采用砂包或其它材料回填，反压坑脚，待基坑稳定后再作妥善处理。

6 结语

随着我国轨道交通建设的不断发展，桩基托换技术的应用将会越来越多。通过在广州轨道交通六号线工程中的成功应用，证明了该技术的可行性与合理性，值得进行大力推广，为今后此类型地铁隧道的施工提供了参考。

[1]卜建清，孙宁，柯在田.桩基主动托换技术进展[J].铁道建筑，2009(4):73-77.

[2]吕建英.我国地铁工程建筑物基础托换技术综述[J].施工技术，2010(9):8-12.

[3]王博，张保圆.地铁施工中既有桥梁的桩基托换技术[J].铁道建筑，2011(4):47-48.

[4]黄思勇，罗昊冲，熊刚.复杂主动托换结构方案设计[J].铁道建筑，2010(5):82-84.

[5]范雨.广州市轨道交通六号线工程海珠广场站—北京路站区间B106(广东省航运局宿舍楼)桩基托换设计说明书[R].广州:广东省重工建筑设计院，2010.

U443.16+3

A

1003-1995(2012)06-0106-04

2011-12-18;

2012-03-10

唐贵和(1980— )，男，湖南衡阳人，讲师，硕士。

(责任审编 王天威)