地铁工程施工中的桩基托换技术研究

地铁工程施工中的桩基托换技术研究

陈站  ,廖红波

中国水利水电第四工程局有限公司  青海省西宁市  810007

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摘要：在城市的工程建设中，地铁项目逐渐增多，地铁的建设便捷了人们的生活，缩短城市空间距离。然而地铁施工的过程中，涉及到隧道下穿工程，下穿工程会对地面建筑物的安全系数造成威胁。所以，为了减轻隧道施工对地面建筑物造成的问题，譬如说倾斜、地基沉陷等，需要用到桩基托换技术，这样可以极大提高地铁工程施工的安全性。本文围绕地铁工程施工中的桩基托换技术为研究课题，并进一步探究桩基转换技术在地铁施工中的具体应用，最后提出施工注意要点以及施工技术，目的是为未来相关地铁工程的建设提供经验和建议。

关键词：地铁施工；装机转换；桩基托换

引言

在实际的隧道建设施工的过程中，因为地铁盾构隧道的结构与铁路隧道和水工隧道有很大的不同，它是地面和地下建筑物共同建设的工程，因此在施工的过程中，会对地基产生不利的影响。为了保证地铁隧道施工的正常进行，大多数的地铁下穿工程会用到桩基托换技术，可以更好的提升地铁施工的安全性，同时为隧道桩基与建筑物地基的稳固提供保证。

1.桩基托换施工技术相关内容分析
1.1基础原理
    地铁一般布局在城市交通需求比较大的中心地带，在施工的过程中，需要用到打桩等工序，这些工序往往会对地基以及地表的建筑物造成破坏，不利于施工安全。为了使得地铁隧道工程下穿工程顺利进行，在实际施工中，需要用到桩基脱换施工技术。地铁施工用到的基桩托换技术在实际操作过程中，有很大的难度，工程耗费的成本较高，需要消耗大量的资金，同时需要很长的时间，所以在施工之前需要根据工程的实际情况，进行精心的规划设计。在地铁盾构隧道穿越桩基群桩基托换施工前要做以下准备，首先“知己知彼，百战百胜”，所以要对施工路段的建筑物桩基结构、实际受力情况进行全面的调查了解，以此为前提，制定科学合理、具有可操作性的桩基托换施工规划和保障方案。地铁穿越桩基群桩基托换施工技术也分很多的类型，下文将进行详细的介绍:

1.2技术分类
1.2.1主动托换技术
    在地铁施工的过程中，主动托换技术是最受欢迎的桩基托换技术类型，在开始技术应用时，要适当的调整顶升装置的基础变形，使这个装置所处的环境处在一个相对稳定的状态，如果出现新的建桩结构，进行再调整工作，这样能够将建筑物的潜在风险变化降到最低，及时的调整转换。结构在进行托换时，结构本身承载的压力值有很大的差距，所以控制结构形变有较大的难度，要求也挺高，在具体操作的过程中，结构的顶升过程会对上端的承载的作用相互抵消，也会减轻结构变形。当然，为防止结构的变形，对与结构材料的应用也有要求，将影响结构变形的要素要进行把控，确保材料在使用的过程中符合固定。
1.2.2被动托换技术
    除了主动托换技术，在隧道桩基托换技术中还有被动托换技术，通常来说，被动拖换技术一般应用到结构承载力量较低的建筑物中。在具体操作的过程中，被动托换技术作用非常的显著，可以为结构的形状稳定性提供有效的作用，使用装置可以帮助新桩结构快速向上移动，可以有效的控制结构变形，控制其形状。在使用被动托换技术的过程中，对建筑物的变形情况没有很高的要求。该技术对结构造成的荷载较小，所以在对桩基进行结构托换时，可以接住其他结构的力量，调整变形，可以考虑上部结构对于托换桩基的力量分配，了解托换新桩的变形情况后，在细致的分析问题之后，提出解决结构变形问题的基本措施。

2.典型案例
2.1国外应用案例
    德国有一个比较典型的案例，在一个11层搞得建筑物的地基进行桩基托换技术作业，建筑物高达56m，荷载重量为30000t，此案例使用的是树根桩桩基托换技术，该工程用了30个月的时间，对工程的实际考察上百次，定期对工程进行监测工作，保证施工质量。

2.2国内应用案例
      国内在桩基托换技术应用方面比较典型的案例就是深圳的地铁，该次施工的地段地表上方是百货广场,地铁区间隧道会下穿建筑物的桩基,其需要使用托换技术处理11个桩基,最大轴力为15750kN，该工程的桩基托换技术施工难度较大，耗费的周期长，是当前世界上使用桩基托换技术最高的楼层,是代表性建筑。

3.桩基托换施工技术应用要点
3.1钻孔桩操作施工
    （1）仔细研究规划图纸的内容，确定装置放置的位置，提前采样观测，在观测阶段，应对桩基层面良好处理，保证形状平整，清除表面在屋，方便之后的人工挖孔工作。
    （2）在人工挖孔的工作中，应合理的把控挖孔的角度，如果角度出现偏差，应该及时的纠正调整，等着调整到合适的位置后，才能进行后续的工作，打好基础才是硬道理。
（3）绑扎钢筋笼要合规，要明确绑扎的步骤、主次、接头方式等工艺，对钢筋笼安装处理得当，保证结构的施工的稳固性。

（4）灌注混凝土施工中，应注意混凝土浇筑的量，不易过快不易过慢，避免堵住钻孔，而且要稳固好钻孔结构的位置。

3.2土方开挖施工
（1）对开挖地段的地下管线施工过程中，应提前观测管线的信息，了解清楚地下管线分布位置和深度，在操作的过程中应避免对地下管线造成破坏，同时要防止地表建筑物的沉降。
（2）在土方开挖之前，应做好排水，在每个施工路段建设集水井，防止隧道在施工期间出现涌砂与溢水等突发情况。

（3）土方开挖过程中，可将两根托换梁两端作为边界线，以此为基准，绑扎钢筋，固定绑扎的具体位置，结合地下连续墙的位置精准施工，保证土方开挖的稳固。
3.3设立新建承台
    桩基托换施工的过程中，承台结构的位置应安装在新建承台的两侧，以新建承台为基，保证荷载通过承台向托换桩力量稳定的床数，从而实现托换的目的，一般使用工开挖法。在对承台结构工作的过程中，应采用分段开挖施工的方法，将施工剩余渣土及时清除运输，挖掘到标高的地方，在外侧要预留桩结构。观测工作时期，及时处理问题，使承台结构的作用发挥到位。对于存在问题的点位，应该进行核查，保证支撑体系的稳固，从细节把控好，比如说浇筑的状态、使用的材料、应用的结果等等。

3.4桩基托换处理

（1）提前踩点，确定盾构覆盖的范围，接住现代信息技术，构建数学模型，了解机构的实际受力，把握结构的实际荷载。并且提前假设桩基失效问题，根据科学计算，实现桩基托换后结构荷载最优化问题，符合实际规范。

（2）对于桩基群进入隧道内部的问题，这种情况应该使用托换梁——托换桩施工技术。施工时期应该全面的了解施工路段的实际情况，并且根据实际的监测数据，先泽适合的人工挖孔法，更换桩结构。除此之外，还需要对结构的受力情况精准把握，一般来说，普通的工程一般使用1600钻孔灌注桩作业，了解混凝土的各项数据并进行施工，保证结构施工质量。

3.5回填土方施工
（1）一定慎重选择回填土材料，如果开挖土方剩余材料的质量符合实际要求，可以将它作为回填土的应用。在使用的期间，应将湿度较大的回填土曝晒，当材料的含水量符合要求之后再使用。
（2）回填的过程中应该注意回填土的深度，每一次回填的厚度应控制在50cm以内。而后使用碾压设备压实，检测实际压实度，保证填土符合规范，而后进行下一工序，铺筑下一层材料，铺筑过程中各层厚度依次减少。

4结论

总之，在地铁建设过程中，需要结合工程的实际情况来制定施工措施，这样可以降低建筑物变形、沉降的风险。桩基托换技术可以极大提高地铁施工效率，满足了工程设计规范，桩基托换技术在现代城市地铁施工发挥越来越重要的作用。

参考文献：

[1]李洪庆.桩基托换技术在广州地铁工程中的应用[J].城市轨道交通研究，2016（8）：62-66.
[2]寇卫锋.主动托换技术在郑州地铁盾构穿越桥梁桩基中的应用[J].铁道建筑，2018，58（11）：87-89.

[3]雷江松.地铁下穿高速公路大型桩基托换技术[J].现代城市轨道交通，2018（4）：57-62.