成绵乐客运专线机场路隧道下穿成雅高速机场路立交桥桩基托换技术

【摘 要】本文系统介绍了机场路隧道下穿成雅高速机场路立交桥进行的桩基托换的设计、施工步骤和监测，本项技术对成都地区公路桥桩基托换具有重要的参考价值。

【关键词】公路桥；桩基托换；监控量测

1 工程概况

成绵乐客运专线DK165+420～DK170+920段为机场路隧道，全长5500m。隧道位于成都市区，采用明挖顺作法施工。隧道从成都南站出站后在DK165+420开始下穿，紧沿机场高速公路左侧行进，在DK167+553.16处与成雅高速机场路立交桥91-1墩相干扰，在DK167+572.2处与91-2墩相干扰。对于侵入隧道主体的桩基及基础分别采用了桩基托换通过立交的技术方案。成雅高速公路桥为一联七跨梁体，横跨机场高速公路主辅道，孔跨为25.18+27.33+ 27.73+26.78 +25.38+16+28.18，总长173.58米，桥梁分左右幅，总宽27.5米，左右幅桥通过隐形盖梁相连，单幅桥为独柱墩，墩柱为φ1.4米，地面以上墩高8.7米左右，桩基础φ1.5米，深度20米左右。

2 设计概况

成雅高速机场路立交桥桩基托换设计采用主动托换的方式，分别在91-1与91-2墩处施工一道托换大梁，将托换梁和托换桩做成刚性固结体，墩柱部分采用植筋技术与托换梁连为整体，通过托换梁，将被托换墩荷载转换至托换桩上。托换梁采用预应力钢筋砼结构，尺寸为25m(长)×3.2m(宽) ×3.5m(高)；为增加托梁与桩柱的结合面及有效的将墩柱的力转换给托换梁，托换大梁上方设延长到墩顶的外包砼，外包厚度为30 cm。每处托换梁采用2根Φ2.0m长18.5m的钻孔桩，托换桩桩底置于基岩内。托换桩桩顶设置桩帽，尺寸为3.2m(长)× 3.2m(宽)× 2.5m(高)。为减少托梁浇注过程中墩柱与托梁产生相对变形，托换梁内设型钢骨架，托换梁分两次浇注，第一次浇注时托换梁与墩柱分开，首先将部分型钢骨架与托换梁浇筑在一起，第二次浇注前将型钢骨架与墩柱抱箍连接固定，使其墩柱与托梁变形协调。

3 桩基托换施工

3.1 施工准备

3.1.1 编制有针对性实施性专项施工方案。

3.1.2 施工前调查施工场地的状况，管线情况和沿线建筑物情况及既有铁路桥质量情况。

3.1.3 建立环境及施工监测系统，施工期间委托第三方监测单位，对施工可能影响范围内的桥梁、地下管线、地层水文地质等周边建立裂缝、倾斜、沉降、位移、地下水位变化情况等监测项目。工程开工之初，测定这些项目的初始信息值，并随工程进展情况实施跟踪监测。

3.1.4 投入工程的机械设备、材料按计划提前准备、采购。

3.2 成雅高速公路桥桩基托换施工工艺流程

既有桥梁质量调查建立环境及施工监测系统隧道围护桩施工托换桩桩基施工托梁基坑防护托梁基坑开挖桩顶顶帽施工植筋托换大梁钢筋、钢绞线施工安装钢板抱箍与型钢骨架浇筑大梁第一次砼将钢板抱箍与型钢骨架焊接牢固浇筑大梁第二次砼浇筑墩身外包砼预应力张拉、注浆预顶切桩接桩既有桥状况核查托换桩周边注浆。

3.3 隧道围护桩、托换桩施工

(1)施工前期准备(2)用全站仪测设各桩基坐标(3)护筒的制作和埋设(4)泥浆的制备(5)钢筋笼制作安装(6)冲击钻施工(7)检孔与清孔(8)吊装钢筋笼(9)灌注水下砼(10)桩基检测

3.4 托换梁开挖防护

托换梁基坑土方开挖前，沿托换梁周边距托换梁边2m处采用28b槽钢，单根长12m的钢板桩进行加固。

3.5 预顶桩帽施工

在每根托换桩桩顶施工一桩帽，桩帽与托换梁之间预留50cm的顶升空间。

3.5.1 预埋钢筋的处理

在托换梁两端对应的桩帽位置沿托换梁长度方向设置3m长区段，预埋深度为50cm，外露30cm，与桩帽预留钢筋对应，作为托梁与与桩帽的连接钢筋。

3.5.2 预埋钢垫板

在桩顶设置预顶桩帽并在桩帽顶和托换梁底设置钢垫板,垫板尺寸400ｍｍ×400ｍｍ×30ｍｍ,每端上下各2块,用4根直径20ｍｍ的锚筋锚入桩帽或梁体内。为保证垫板下混凝土浇注密实,垫板上需开4个直径25ｍｍ的出气孔。

3.6 植筋及界面处理

将原桩混凝土表面利用手持钉锤间隔将墩柱基础表面混凝土凿入50mm企口，全部露出新鲜混凝土界面。在新加结构砼浇筑前四小时内刷界面处理剂。

3.7 植筋

在原桩基础上标出每孔植筋位置，使用冲击电钻钻孔。钻孔成孔后用刷子及清洁压缩空气清孔，植入VGC药剂管，锤击植入φ20的钢筋。

3.8 托换梁施工

总体施工顺序为：垫层砼施工托换大梁钢筋施工预应力设施施工制作安装钢板抱箍（初次抱箍不扭紧，要求连接螺栓处两个半圆抱箍设置3cm间距）用无收缩高强度灌浆材料填塞抱箍与墩身缝隙灌浆材料达到设计强度后扭紧高强度螺栓（M20高强度螺栓设计预拉力为64.7KN）安装型钢骨架并与钢板抱箍连接（注意连接处不能焊接，可采用铁丝简单连接定位）支立模板浇筑大梁第一次砼交界面凿毛清理将钢板抱箍与型钢骨架焊接牢固安装剩余钢筋封模板浇筑大梁第二次砼对大梁上方墩柱凿毛、植筋浇筑环形外包砼预应力张拉、注浆。

3.9 托换

在托换梁与挖孔桩之间设置千斤顶加载，采用主动托换的形式。

3.9.1 安装千斤顶及可调自锁装置

自锁顶升装置采用带自锁装置的千斤顶，在每根桩预顶墩帽的预埋钢板上布置3个千斤顶，为了确保在桩基托换过程中万无一失，于每一托梁桩帽上设置了3个机械螺旋式安全自锁装置，其操作将随加载千斤顶同步升降，对托换梁体的稳定和加载千斤顶的使用起安全保险作用，这三个安全自锁装置将永远置于托梁、新桩间的钢筋混凝土连接体内。

3.9.2 预顶

将标定和调试好的可调自锁千斤顶、机械螺旋式安全自锁装置安装好。

3.9.3 加顶力

施加顶力采取分级加载原则，分6级进行加载，每级荷载增量为设计顶升力的40%、60%、80%、90%、100%、105%、110%，每级加载需保持10min，等结构稳定后加次级荷载。

3.10 切桩

在完成预顶、全面观测变形稳定后，进行锁定，开始切断被托换的旧桩，切桩采用人工截除，由外及内层层剥离。

3.11 接桩及千斤顶拆除

3.11.1 接桩程序

微调千斤顶将可调自锁安全装置锁定确定无误时安装钢垫块安全装置后千斤顶回油并取出千斤顶接驳钢筋支模浇注混凝土养护注浆。

3.11.2 连接体混凝土在养护7d后，利用托换梁中预埋的5根直径25mm注浆管向梁底压注微膨胀高强水泥浆。

4 施工监测方案

施工监测是决定工程成败的重要一环。监测内容包括:建筑物的沉降、倾斜及裂缝观测;地面沉降及裂缝观测;地下水位观测;托换梁变位及裂缝观测;托换桩、托换梁(支座处)、既有桩、既有柱高程监测;分步液压参数监测等。

所有水准点均应与不受施工影响较远的基准点相联系,并绘制沉降与时间关系曲线。裂缝观测应在裂缝位置予以标明,并进行编号,记录大小及发展。

5 结论语

本工程主动托换的关键技术是确保公路桥不受影响下对公路桥桩基进行托换，而且结构变形得到了严格控制，变形值全部控制了允许范围之内。因此，该项施工技术对成都地区市内公路桥的托换施工，具有重要的参考价值。

参考文献:

[1]ＧＢ50010 2002,混凝土结构设计规范.

[2]ＧＢ50007 2002,建筑地基基础设计规范.

[3]ＪＧＪ94 94,建筑桩基技术规范.

[4]ＤＢＪ15 31 2003,建筑地基基础设计规范.

作者简介：

周剑 男 1975年11月29日 职称：工程师