深圳地铁皇岗站桩基主动托换施工技术
张 强
（中铁五局工程管理中心）
摘 要 本文结合深圳地铁桩基主动托换工程施工实例，简要介绍桩基主动托换施工技术，为类似工程提供参考。
关键词 桩基 主动 托换 施工技术 1 前言
在城市地铁等地下工程建设中，线路走向常常要穿过既有建筑、桥梁等的基础，桩基托换是必须面对和解决的问题。桩基的托换机理可以分为：主动和被动托换技术。主动托换技术是在原桩切桩之前对新桩和托换结构施加荷载，在托换梁与新桩之间设置千斤顶加载,
利用千斤顶使上部结构有微量位移, 同时使新桩的大部分沉降通过千斤顶的预压来完成，消除部分新桩和托换结构的变形，使得托换后桩和结构的变形限制在较小的范围，该
技术运用于大吨位、结构物对变形要求严格的情况。被动托换技术是在原桩切桩的过程中，将荷载传递到新桩，托换后的桩和结构的变形往往难以控制，该技术适用于小吨位和结构对变形不甚严格的情况。
本文以深圳地铁皇岗站福田保税区一号通道桥桥墩A4、B4桩采用二次主动托换施工为实例，介绍桩基主动托换施工技术以及取得的经验，为今后类似工程提供借鉴。
2工程概况
2.1工程简介：
皇岗车站位于深圳河北岸，与深圳河呈47.5°夹角，为一联接香港的口岸车站。车站与通关联检楼合建，地下一层，地面四层，全长219.102m。车站采用明挖法施工，围护结构以地下连续墙为主。车站自有效站台端往北穿过保税区一号通道立交桥桩桩基，其中A4、B4两根桩基需进行托换。
2.2 工程地质水文及水文地质条件
该段上覆第四系全新统人工堆积层、第四系全新统海积层、第四系全新统冲积层、第四系残积层、燕山期花岗岩。第四系孔隙潜水主要赋存在第四系粘性土层、砂层（中、粗、狸砂）和残积层，砂层、圆砾为主要含水层，具有强透水性，具承压性；软土、粘性土、砾质粘性土具有透水性，为相对隔水层。
地下径流方向一般由北向南，透水层和附近的深圳河有一定的水力联系。地下水埋深1.2~4.7m，水位高程-1.59~2.23m，水位变幅0.5~2.0m。
3 桩基托换施工方案
车站与保税区一号通道平面交汇，一号通道A4 、B4桥墩桩基侵入车站界限，设计每个桥墩有两根φ1200钻孔灌注桩,单桩承载力设计值[P]≥4000KN，施工发现A4桥墩有3根φ1200钻孔灌注桩，为保证一号通道桥的安全和车站主体的施工，采用二次主动托换方案对A4 、 B4桥墩桩基进行托换，采用人工挖孔桩和包柱式砼厚板组成托换结构做为第一次荷载临时转换承重结构体系，第一次荷载转换后再开挖车站基坑，凿除影响车站主体结构施工的原承台和桩，施工车站的主体结构，进行第二次荷载转移，以车站顶板做为荷载转移永久承重结构，截出临时承载桩。在整个荷载转换过程中均通过主动加载千斤顶的预加载消除托换结构的变形，并通过高精密（全自动）的监测系统反馈凿除桥墩承台和桩过程中桥墩的沉降及桥面构件的应力、应变情况，根据监测情况调节主动托换千斤顶的顶力，使整个托换
过程中被托换构件的沉降、应力、应变可控，确保被托换结构万无一失。 车站1/01-3轴桩基托换段总体施工顺序及步骤如图1所示：
施工范围临建设施拆迁 施工影响范围内的建构筑物现状调查 监测系统建立并进行全对 A4、B4墩临时连接保护 B3、A5、桥墩拉结保护 面监测信息化指导施工 测理监测 人工挖孔桩桩周止水帷幕及基坑周边 旧箱涵拆除及回填 止水帷幕施工 围护结构旋喷桩及钻孔桩 托换人工挖孔支承桩施工 A4、B4桥墩临时托换结贯梁及第一道钢筋砼支撑 构施工 第一次加力Q1~Q6受力 车站基坑开挖及内支撑架设 凿除原桥墩侵入车站主体的 承台及承台支承桩 1/01-3轴托换段主体施工 顶板上设Q7~Q12千斤顶第二次加力 A4、B4墩和车站顶板永久连接 凿除侵入车站范围内的托换桩、临时托换板及托换桩处 顶板、底板的处理 防水施工 回填土方恢复路面 竣工交验
桩基托换段总体施工顺序及步骤 图1
4 托换结构主要的施工方法及施工工艺
4.1 托换支承桩施工
由于托换支承桩位于车站主体的隔墙位置，为保证不侵入车站净空和不在顶板和底板上开过大的孔洞，设计支承桩由φ1500人工挖孔桩和φ600钢管砼桩组成，底板以下为人工挖孔桩，以上为φ600钢管砼桩，人工挖孔桩砼标号C25，砼耐蚀系数0.8，φ600钢管砼桩标号C60，砼耐蚀系数0.8。护壁采用钢筋砼，厚度200mm，桩底入微风化岩0.5m。 4.2托换板施工
托换板是桩基托换的关键结构，其强度、刚度、与新旧承重结构的可靠连接等都决定了桩基托换施工的安全和成败，施工中必须认真组织和精心操作。 4.2.1锚筋施工
桥墩柱截面凹槽施工,凹槽施工前进行放样划线，利用砼切割机在划线位置将砼锯入25mm，然后人工间隔将砼凿除25mm，形成凹槽，最后人工打毛处理，打毛深度为10mm，并修平清洗干净。
锚筋施工前对锚孔定位放样，桥墩柱的锚筋分侧面、分排进行，一个侧面锚筋锚完后再锚另一个侧面的锚筋，前一排锚筋锚好后才进行下一排锚筋的施工。 4.2.2托换厚板钢筋工程
钢筋安装前，先测量定位，制定托换厚板底模，在底模放样定出普通钢筋、预埋件分布大样，然后严格按设计及规范要求绑扎钢筋。并保证钢筋有足够的保护层。同时严格控制钢筋绑扎和焊接的质量
4.2.3托换厚板砼工程
托换厚板砼采用搅拌站制作的C40商品砼，砼坍落度控制在18±2mm。搅拌运输车运输。采用砼泵送浇筑，因托换厚板砼浇捣属大体积砼浇捣，在施工采取措施降低水化热和加强砼的养护以确保不出现温度裂缝。 4.2.4托换厚板预应力钢筋张拉
托换桩砼达到设计要求的强度及龄期后开始张拉预应力钢筋，预应力钢筋张拉时对称同
时张拉。预应力钢筋张拉时共分五级，各级荷载见下表
级 数 荷 载(KN) 备 注 第一级 第二级 第三级 第四级 第五级 51.3 205.2 102.6 102.6 51.3 第一级张拉完后开始计录千斤顶行程初始值 每级张拉后计录千斤顶行程 每级张拉后计录千斤顶行程 每级张拉后计录千斤顶行程 每级张拉后计录千斤顶行程 预应力张拉时采用双控法张拉，其中张拉力误差不超过±2%，总伸长量不超过±5%，总伸长量的计算公式应为：
ΔL=Δ1+Δ2+Δ3+Δ4+δ1+δ
2
其中Δ1、Δ2、Δ3、Δ4第一次至第五次加载时相邻两次千斤顶的行程连续之差 δ1为第一级加载推算伸长值，根据Δ1、Δ2、Δ3、Δ4和拉力线性关系推算。 δ2为两端锚垫板的内陷值，按规范一般为每端1mm
如总伸长量超限应查明原因再张拉。
预应力张拉完后用板手拧紧螺母，再分级对千斤顶卸载。
千斤顶卸载完成后注水泥浆封孔，水泥浆的水灰比为0.4~0.5，注浆压力一般为
0.7~0.8Mpa，注浆时另外一端看到有浆液流出后再注浆1~2分钟才能停止注浆。
注浆完成后再进行两端封锚处理，封锚时先在预应力钢筋两端处的托换梁侧面凿毛，并充分湿润，再浇150~200mm厚的C20细石砼。
5 托换实施：
5.1第一次主动托换
根据设计要求采取二次主动托换，施工的流程图前面章节已叙述，在施工中主要是以监测来信息化施工，因此试顶前的监测方案，监测控制标准及监测数据的传递和试顶信息化施工的要求。先报经各相关单位审批完毕。下图分别为托换支承桩的平面和立面位置图：图中GZ1、GZ2、GZ3、GZ4、GZ5、GZ6为六根托换支承桩，其中GZ1、GZ2、GZ3桩封闭在车站主体隔墙内作为永久支承桩，GZ4、GZ5、GZ6桩待第二次主动托换完成后截出。
第一次主动托换(荷载转换) 下图为托换千斤顶布置示意图:
5.1.1千斤顶的安装
托换支承桩和托换厚板达到强度要求后开始安装Q1~Q6，实施第一次荷载转换，即将桥墩荷载通过千斤顶Q1~Q6转移到GZ1~ GZ6六根托换支承桩上，经过监测分析认为可靠后实施开挖土方并施工主体结构。
5.1.2加载前准备工作
检查千斤顶油站、油管、压力表的安全可靠性，做到万无一失。 建立全方位的位移、沉降应变监测系统，并保证其数据的准确性。对操作、监控及现场等有关人员进行充分的细致的技术交底和思想动员工作。安排好各油站、千斤顶、监测组、记录组的人员并落实到位，由专人统一指挥。事先计算好各千斤顶加载的压力及相对应的油压读数，定出每一级加载的时间，每级一般为2~3分钟。 5.1.3 荷载转移实施
各次荷载转移顺序及方法如下： 千斤顶第一次荷载转换分二个步骤进行，第一个步先平衡掉托换板的自重，第二个步实现桥墩荷载的第一次转移。托换板的自重平衡分三级进行，第一次桥墩柱的荷载转换分十五级进行，每级加载完成后，都要锚定千斤顶的机械锁，每次加载均按信息化施工流程图所示步骤实施，对加载全过程进行信息化控制直至加载完成。第一级至第十一级每级加载完成后持续荷载稳压二分钟，每项监测数据达到监测控制标准后方才进行下一级荷载加载，第十二级至第十八级的荷载在每级加载完成后的持荷稳压时间为5分钟。
平衡托换结构自重时Q1~Q6千斤顶各级荷载详见下表 （第一级至第三级及各千斤顶的荷载值） 千斤顶编号 每级加载（KN） Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 桥墩荷载第一次转换时千斤顶各级荷载详见下表：
（第四级至第十一级各千斤顶的荷载值）
千斤顶编号 每级加载（KN） 备 注 90.9 223.6 97.6 66.0 209.8 105.15 备 注 每级加载均同步同时完成 每级加载均同步同时完成 每级加载均同步同时完成 每级加载均同步同时完成 每级加载均同步同时完成 每级加载均同步同时完成