襯砌結(jié)構(gòu)托換群樁基礎(chǔ)施工技術(shù)論文
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一、工程案例
地面河涌橋，橋?qū)?2米，兩向8車道，為城市主干道。橋兩側(cè)存在大量管線、管道。如采用地面托換方式，要交通疏解，管線改遷，河道斷流，且存在跨河道的虹吸管，施工難度非常大。為降低施工成本，減少施工工期，采用礦山法隧道襯砌結(jié)構(gòu)托換群樁基礎(chǔ)施工技術(shù)進(jìn)行施工。即先采用礦山法進(jìn)行樁基托換處理，再采用盾構(gòu)法進(jìn)行剩余隧道施工。
二、施工技術(shù)原理
在地下采用礦山法開挖方式開挖出樁基托換空間，將侵入隧道或地下空間設(shè)施的既有樁基與新建地下襯砌結(jié)構(gòu)相連接，然后待襯砌結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到100%強(qiáng)度后，再將既有樁基沿襯砌結(jié)構(gòu)面切斷。利用新建的地下結(jié)構(gòu)承受既有樁基傳輸向下的力，受力結(jié)構(gòu)采用托換拱的形式。
三、施工工藝流程及操作要點(diǎn)
（一）施工工藝流程
隧道襯砌結(jié)構(gòu)托換群樁基礎(chǔ)施工工法施工流程主要有施工準(zhǔn)備、礦山法施工及樁基保護(hù)--既有樁基鉆孔、植筋--綁扎托換拱結(jié)構(gòu)鋼筋---混凝土澆筑--截樁施工。
（二）操作要點(diǎn)
1.施工準(zhǔn)備
a.做好地質(zhì)、管線調(diào)查，確定施工方法及方案；
b.組建施工班組、進(jìn)行崗位培訓(xùn)、做好技術(shù)交底；
c.做好材料采購、設(shè)備選型與配置等準(zhǔn)備工作；
d.托換樁基位置及附近布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)控樁基托換過程中的沉降情況。
2.礦山法施工
隧道襯砌結(jié)構(gòu)托換群樁基礎(chǔ)施工工法采用礦山法開挖露出樁基，礦山法開挖施工與常規(guī)的礦山法施工相同。需要注意以下幾點(diǎn)要求：
a.根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況
采用不同的施工方法。建議采用上下臺(tái)階或上中下3臺(tái)階法；地質(zhì)圍巖自穩(wěn)能力相當(dāng)差時(shí)，建議采用CD或CRD施工方法。
b、遭遇軟臥地層
可采取超前小導(dǎo)管注漿方式進(jìn)行超前加固。超前小導(dǎo)管長度2.5～3.0m，漿液采用水泥+水玻璃雙液漿，漿液水灰比0.8～1.0，水玻璃波美度38。
c、根據(jù)地質(zhì)情況采取不同的開挖方式
地質(zhì)較硬時(shí)，可采取松動(dòng)爆破的方式進(jìn)行土方開挖；地質(zhì)較軟時(shí)，采用人工+機(jī)械開挖方式進(jìn)行土方開挖。樁基周圍采用人工開挖方式進(jìn)行開挖，以減少對(duì)樁基的擾動(dòng)。
d、土方開挖過程中
如果發(fā)生樁基沉降現(xiàn)象，必須對(duì)樁基周圍進(jìn)行注漿加固，待沉降得到控制后，再進(jìn)行開挖施工。加固方式采用鋼花管注漿加固方式進(jìn)行。
3.樁基鉆孔及植筋
a、鉆孔
樁基全部露出后，在襯砌結(jié)構(gòu)鋼筋對(duì)應(yīng)位置的樁基上鉆孔，鉆孔工具采用手持水鉆或風(fēng)鉆。由于地下樁基直徑一般較大，且隧道襯砌結(jié)構(gòu)一般呈拱型，故鉆孔采用兩側(cè)往中間對(duì)鉆的方式進(jìn)行施工，使鋼筋以弧形的方式順利穿孔通過。鉆孔數(shù)量、孔徑及角度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。為方便鋼筋順利穿過，鉆孔孔徑控制在結(jié)構(gòu)鋼筋主筋直徑的1.5倍左右。一般分2種：外層鉆孔供1根主筋穿過，鉆孔孔徑控制Φ50mm；內(nèi)層鉆孔供2根主筋穿過，鉆孔直徑控制Φ70mm。每處鉆孔完成后，使用高壓空氣將鉆孔內(nèi)吹干凈、吹干燥，然后利用砂漿泵對(duì)鉆孔填充M15微膨脹水泥砂漿，砂漿稠度控制在60～80mm，砂采用中砂。鉆孔充填密實(shí)后，將結(jié)構(gòu)鋼筋穿過鉆孔，并進(jìn)行密封處理。
4.托換梁鋼筋綁扎
既有樁基的鉆孔及植筋施工完成后，進(jìn)行新建襯砌結(jié)構(gòu)的鋼筋綁扎施工。綁扎施工過程中，將樁基上的植筋錨入托換拱的鋼筋中，形成整體。樁基中心兩側(cè)各750mm范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)鋼筋應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)，增加箍筋設(shè)置。鋼筋錨入的位置，不得有鋼筋焊接接頭存在.
5.托換梁混凝土澆筑a模板安裝
由于樁基與隧道相對(duì)位置不固定，樁基段襯砌結(jié)構(gòu)無法采用臺(tái)車進(jìn)行模板支護(hù)，襯砌結(jié)構(gòu)模板采用55型1.2X0.3m定型組合鋼模板，施工縫擋頭模采用收口網(wǎng)封堵；模板主次梁楞分別采用預(yù)制工18工字鋼楞及100X100mm方木；模板支架采用?48×3.0mm扣件式鋼管腳手架滿堂式布置；腳手架縱、橫、豎向鋼管之間采用直角扣件連接，與剪刀撐斜杠采用旋轉(zhuǎn)扣件連接；腳手架立桿底部下墊10mm厚200X200mm鋼板，立桿頂部及橫向水平桿兩端設(shè)置U型可調(diào)托撐。b混凝土澆筑襯砌結(jié)構(gòu)混凝土采用商品混凝土，混凝土強(qiáng)度及抗?jié)B等級(jí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定?；炷敛捎弥苯颖盟腿肽７绞竭M(jìn)行混凝土澆筑施工，澆筑過程中同時(shí)進(jìn)行振搗作業(yè)。襯砌模板安裝過程中預(yù)留混凝土澆筑窗口，澆筑窗口布置形式為：于隧道兩側(cè)拱底、拱墻、拱頂分別預(yù)留3處窗口，于隧道拱頂設(shè)置混凝土澆筑管；澆筑窗口及澆筑管共設(shè)置3環(huán)，分別沿隧道縱向1/6、3/6和5/6澆筑長度處設(shè)置。混凝土澆筑窗口及澆筑管設(shè)置。
6.洞內(nèi)截樁
托換的隧道襯砌結(jié)構(gòu)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%后，對(duì)侵入隧道凈空內(nèi)的樁基進(jìn)行截除施工。樁基截除可采用繩鋸或鑿除等方式進(jìn)行。截樁施工遵循“先截?cái)?，再外運(yùn)，后破碎”的原則。為方便運(yùn)輸，每段樁基的截除長度控制在1.5m左右，通過龍門吊垂直運(yùn)輸至地面后采用油壓炮機(jī)進(jìn)行破碎。a截樁作業(yè)平臺(tái)托換梁混凝土澆筑完成后，靠近樁基附近的2～3排腳手架暫時(shí)不拆除，進(jìn)行加設(shè)剪刀撐、連接件、腳手板等必要的加固，以用作截樁施工的作業(yè)平臺(tái)使用。b截樁施工為防止樁基截除過程中樁基倒塌，進(jìn)而破壞作業(yè)平臺(tái)，造成操作人員傷亡，樁基按照從下往上的順序逐段進(jìn)行截除施工。采用繩鋸或人工手持風(fēng)鎬由下往上截除樁基。c斷口處理樁基截?cái)嗪螅r砌結(jié)構(gòu)內(nèi)的樁體斷口必須及時(shí)沿二襯內(nèi)輪廓打鑿平整，然后使用砂漿找平、密封，避免斷口部位處的襯砌鋼筋以及樁基主筋長時(shí)間暴露而銹蝕。
7.測(cè)量與監(jiān)測(cè)
確保工程建設(shè)安全的關(guān)鍵是全過程監(jiān)測(cè)樁基的沉降情況，及時(shí)測(cè)量樁基的沉降情況，并與分析計(jì)算值比較，及時(shí)反饋指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工。（三）檢測(cè)及結(jié)果隧道襯砌結(jié)構(gòu)托換樁基基礎(chǔ)施工過程處于安全、穩(wěn)定、快速、優(yōu)質(zhì)的可控狀態(tài)。托換過程中，對(duì)地面及樁基沉降進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，實(shí)測(cè)最大沉降-15mm，小于設(shè)計(jì)的30mm沉降要求。
四、結(jié)束語
隧道襯砌結(jié)構(gòu)托換群樁施工技術(shù)彌補(bǔ)了地面樁基托換的不足，利用礦山法開挖方式開挖出托換空間，將侵入隧道的受力樁基與襯砌結(jié)構(gòu)相連接，然后截除既有樁基，使樁基所承受的力傳輸至襯砌結(jié)構(gòu)上。隧道襯砌結(jié)構(gòu)托換群樁施工技術(shù)將工程施工由地面轉(zhuǎn)入地下，避免了地面的場(chǎng)地限制及管線、管道改遷工作，減少了對(duì)城市正常運(yùn)行的影響。施工產(chǎn)生的振動(dòng)、噪音、粉塵等公害也得到了最大限度的降低。工程建設(shè)時(shí)，地面構(gòu)筑物可以正常使用。隧道襯砌結(jié)構(gòu)托換群樁基礎(chǔ)的成功，為以后城市地下工程在類似情況下的規(guī)劃建設(shè)提供了可靠的決策依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)，新穎的施工技術(shù)將促進(jìn)地下工程施工技術(shù)進(jìn)步，社會(huì)效益和環(huán)境效益明顯提高。
作者：李偉杰 單位：中鐵二局股份有限公司