既有公路梁桥采用框架桥结构托换设计

既有公路梁桥采用框架桥结构托换设计

齐富国

中铁上海设计院集团有限公司上海200070

摘要：结合广州地铁十四号线知识城支线工程，马头庄-枫下区间下穿既有新南中桥时采用新建框架桥托换技术，内容包括托换基本原则、结构托换方案以及区间隧道的辅助施工措施等。

关键词:地铁；桩基托换；结构托换；框架桥；设计

引言

广州地铁十四号线知识城支线工程马头庄-枫下地下区间起止里程为支YDK47+874.00～支YDK49+970.00，呈北西-南东走向，基本与九龙大道并行状态。知识城支线过马头庄站后，于支ZYDK48+005.5处从九龙大道上的既有新南中桥右半幅桥侧下穿，最外侧一排（3根）桩基已侵入地下结构。地下区间与新南中桥的关系详见图1-1所示。由于九龙大道交通繁忙，半幅桥不能满足交通需求，因此要求知识城支线地下盾构时对桥面交通无影响。

图1-1

1、既有桩基处理基本原则

根据以往地铁施工经验并结合本工程的具体情况，桩基处理时应遵循如下几个基本原则：（1）保证新南中桥的行车技术标准及交通安全，同时兼顾施工期间交通组织的协调布置；（2）施工期间及施工通车后必须保证新南中桥结构安全；（3）新建托换结构采用传力直接、受力明确的体系；（4）新托换结构体系的承载力有足够的保证和储备；（5）既有桥结构托换后应保证地下区间的施工安全，并严格控制地下结构施工对新托换结构的影响和破坏；（6）既有桥结构托换前后应对地表下沉、建筑倾斜、变形及下沉等进行严格的监测，并用于指导施工。

2、托换方案的几种形式

地铁下穿既有构筑物时，一般托换技术有基础托换、基础加固、结构托换等多种形式，或者几种托换形式结合的托换方案。

基础托换和基础加固：一般情况，对浅基础，通过对地下盾构内的超前注浆、旋喷桩、搅拌桩加固围岩，控制下沉；对钻孔灌注桩、人工挖孔桩基础，则根据其与隧道的关系及桩底所处地层条件，采用梁式托换和通过地下盾构内超前注浆加固围岩及结构加强等措施，以期顺利通过地表建筑密集区，即对地铁盾构时需切断的既有构筑物桩基，先在其承台附近采用梁式转换层将此部分桩基承受的上部荷载传递到地铁盾构外侧的新建桩基础上，由托换梁+新建桩组成的托换结构体系替代。同时为了确保被托换结构在断桩和盾构通过候不产生开裂、倾斜、下沉等破坏，采用托换结构预应力张拉、千斤顶预顶、桩底注浆等技术。

结构托换，即对原有建筑的承重结构采用改变受力体系的方法进行改造，再结合基础托换和地基加固，实现托换的目的。

3、结构托换设计方案

结合本工程特点，既有新南中桥为2×16m预制空心板桥，桥宽24.1m，左右两幅桥结构；下部结构为钢筋混凝土薄壁桥墩、台；基础为120cm的钻孔桩。在不中断交通的情况下，仅对与地铁地下结构有冲突的桩基进行基础托换，不能满足要求。因此考虑采用结构托换+桩基托换相结合的方案，即既有新南中桥右半幅桥桥下新建2孔12.5×6.6m框架桥方案，详述如下。

（1）总体布置：在既有桥下新建2孔12.5*6.6m的框架桥，新建框架桥与既有桥台、桥墩桩净距为17.5cm，与既有桥台、桥墩间采用C30混凝土填充；新建框架桥顶板厚0.7cm、侧墙厚0.9m、底板厚0.85m、净高6.6m；新建框架桥桥宽12.04m（顺河道方向）；框架桥长30.14m（顺公路方向）。框架桥立面总体布置图详见图3-1。

图3-2

4、桩基影响隧道段内辅助施工措施

为保证地下盾构开挖顺利通过该公路桥，尽可能减少对地面公路桥的影响，保证地表下沉及倾斜能满足桥梁设计有关规范要求，除对既有桥进行结构托换+基础加固外，在地铁盾构施工中尚应采取辅助措施，以达到确保交通安全的目的。即对改地下盾构段支护进行加强，并对上半断面小导管超前注浆，以保证在隧道周边形成具有足够强度的承载圈。地下盾构及既有桩基切割时，应加强对地表及既有桥的监控量测。

5、结语

地铁建造是改善城市空间日益紧张的行之有效的措施，对于侵入隧道进行桩基处理是保障施工安全和地铁正常运营期间内建筑物安全和稳定的有效手段。托换（基础托换、结构托换）是桩基处理的首选方式，基于其长施工周期、复杂施工情况、易受天气、温度、排水状况等影响的特点，桩基托换技术要选用经济实用的方案。无论是基础托换技术还是结构托换技术，均具有高难度、高造价、长周期等特点，为保证安全施工和满足设计，需要充分调查和分析结构现状和整体性能，充分考量结构的受力性能和主材性能分析。