北京地铁10号线穿越稻香园桥桩桩基托换施工技术

· 撼工技术 · 北京地铁 号线穿越稻香园桥桩桩基托换施工技术 赵俊 中’ , 宋玲坤 , , 余建军 ’ , 金启福 , 北京场道市政集团有限公司 , 北京 仇 北京市轨道交通建设管理有限公司 , 北京 摘 要 北 京地铁 号线一 期 土 建 标段 随道 下 穿稻 香 园 桥 , 在稻 香园桥 号墩和 号墩之 间 穿过 。 地铁随道 结 构与稻 香因桥 号墩桥桩位 相距较近 。 号墩北侧 裸桥桩俊入地 铁结构 , 为保地铁施 工如期 开展 , 则 必 须 先对稻 香 园桥桩进行 加 固和处理 。 主要措施有 桥桩 隔 离和 加 固施 工 , 新承 台和截 桩施工 , 新 旧 承台托换施 工 , 洞 内加 固处理等 。 关拍词 北京地铁 号线 桥桩加 固 截桩 桥桩承 台托换 施工 中圈分类号 文献标识码 文章绷号 一 一 一 详见图 。 工程概况 地铁工程概况 北京地铁 号线一期 含奥运支线 工程 , 第一 标段 起点一巴沟站一苏州街站区间起始点里程 桩号为 一 。 本标段内地铁线路巴沟站至苏州街站区间暗挖隧 道结构 , 下穿万泉河路 苏州街立交一北 四环 万泉河 立交 道路改建工程稻香园立交桥 地铁桩号为 , 。 见图 。 妒妒妒叼叼困困困 二二扁护丫 一 二二二‘ , ,, 叮叮 ,, 、 , 一一一一 乙乙渔 一 , 车车一一 ‘ , ‘ 一 、 勺 一 , , ‘‘ , 二二习 ⑦‘‘ 找找 二二二二二 介乡弓弓兰三兰三三趁三兰兰兰 二 一二瓦绝三三应应赓霏霏雨雨澎澎 图 号墩《东侧 补强桩结构平面位工 单位 暗挖区间隧道与桥桩立面关系详见图 。 圈 北京地铁 号线与既有稻香圈桥的位且关系示意 稻香 园桥概况 稻香园立交桥位于巴沟村北路和万泉河路交叉路 口 地铁桩号为 , 桥全 长 , 桥 梁为 跨结构 , 号墩 东侧 为两桩承台 , 桩基为 二 二 的灌注桩 , 其余 号 一 号墩为四桩 承台 。 桩基为 二 、 二 的钻孔灌注桩 。 地铁暗挖隧道与稻香园桥位工关系 本标段 内地铁线路区间暗挖隧道结构在 号桥墩 和 号桥墩之间穿过 。 暗挖 区间隧道与桥桩平面关系 收稿 日期 一 一 修回 日期 一 一 。 作者简介 赵俊中 一 男 , 助理工程师 , 年毕业 于北京农学院 工民建专业 。 图 暗挖区间隧道与桥桩立面关系 单位 隧道过稻香园桥总体施工确定 对 号 桥墩 现 状 桥 桩 做 加 固 和 隔 离 保 护 处理 。 号桥墩北侧两棵桥桩侵人地铁结构需将现 状桥桩截断做承台体系托换处理 。 铁道设计 丑 通 冷 刀 公刃 君 赵俊 中 , 宋玲冲 , 余建军 , 等一北京地铁 号线穿越稻香园桥桩桩基托换施工技术 · 施 工 技术 · 隧道施工时采取洞内加固措施处理 。 暗挖隧道 区间过稻香园桥施工情况 桥梁地面保护施工情况 稻香园桥 号桥墩 东侧 承台南侧共完成 根 、长度为 的钻孔灌注桩 , 对 承台进 行 加 固 隔 离 , 顶 端 以 冠 梁 连 接 , 尺 寸 为 。 稻香园桥 号桥墩 西侧 承台东西两侧共完 成新建 棵桩 二 和 长度为 的混凝土灌注加强桩 , 加固承台 。 其桩顶设置在 新建承台内 , 新 旧承台间采用植筋连接 , 使其成为一个 整体 , 新增加承台尺寸为 。 稻香园桥 号桥墩 东侧 共完成人工挖孔与 机械成孔相结合的灌注桩 棵 , 桩径 二 , 桩长 , 新增承台 处 , 长 宽 高 。 实施效果 根据监控量测数据显示 , 下穿稻香园桥 区施工结 果完全满足设计提出的安全施工要求 。 整个施工期间 桥梁均为安全 、正 常使用状态 。 后期严密监控桥 区各 项量测数据 , 显示稻香园桥区桥梁均为安全 , 使用状态 正常 。 暗挖隧道区 间过稻香园桥保护措施 , 桥桩加 固主要考虑的因素 保持既有桥梁的安全畅通 , 防止桥梁沉降 。 施工 过程 中应对桥梁结构进行必要 的监测 , 监控量测作为施工组织 的重要组成 , 并指导施工 。 地面保护施工 隔离桩保护桥桩施工 由区间隧道与桥桩平面关系 图 , 地铁结构外 边缘距 号桥墩 号桥桩为 , 该处采用隔离桩 保护桥桩施工措施 。 隔离桩施工控制 重 点为减少施 工 中对原桥桩扰 动 。 根据现场地质情况 、隔离桩设计尺寸 、桥区现场场 地情况采取下述施工措施 。 成孔施工采取隔桩跳孔间隔方式 由于桩径为 , 间距为 , 两桩间距较 小 。 而桥 区地质层又 为圆砂砾卵石层 , 成孔施工 中极 易产生塌孔现象 。 势必对桥桩造成扰动 。 为减少对土 体的扰动 , 减少地层变形 , 防止 串浆发生 , 隔离桩采用 隔桩跳孔间隔方式施工 。 棵桩成孔施工顺序为 孔 、 、 、 、 、 、 、 、 、 。 钻孔设备选用反循环 一 全液压钻机 由于桥 区 内桥下净空较小 , 采用反循环 一 全液压钻机钻进成孔 , 即可解决净空高度低这一难 , 也可保证钻孔质量 、钻孔进度 。 灌注桩钢筋笼钢筋长度受桥下净空影响 , 采 取罗纹套筒联接方式解决 。 桩墓加 固保护桥桩施工 号桥墩 西侧 距离地铁隧道结构较近 , 无法采 用隔离桩保护措施 。 采取对 号桥墩 西侧 桥桩桩 基进行加固措施处理 , 以达到保护稻香园桥安全使用 、 隧道安全施工的目的 。 具体措施如下 采用在其东西两侧新增 根 二 西侧 和 二 东侧 加强桩 , 其长度为 的混凝 土灌注桩 , 桩顶高程为 , 其桩顶设置在新建承 台内 , 新建承台与旧承台经过打毛清洗的接触面采用 植筋技术相连接以确保新 旧承台为一个整体 。 混凝土 强度为 微膨胀混凝土 , 增强稳定性 。 钻孔采用高 质量泥浆 , 掺人膨润 土 , 以易于成孔和人工护壁成孔 。 选用反循环 一 全液压钻机成孔并配备人工及 其他机械施作 。 选用反循环钻进泥浆护壁工艺成孔 , 导管水下灌注混凝土工艺成桩 。 承台体系被动托换施工 稻香园桥桩与隧道结构位置关系 图 、图 前期调研 、专家论证 、形成施工图纸 地铁施工前对与地铁隧道结构有矛盾的稻香园桥 既有桥桩先行截断 , 截断前则完成桥梁承台整个受力 体系转换 。 由于稻香园桥下施工空间狭小 , 没有条件 实施承台受力体系主动转换 。 只能采取被动转换方 式 , 在北京地区尚属首次 , 无先例可 比较 。 稻香园桥正 值使用高峰期间 , 容不得体系转换施 工有半点 闪失 。 经过设计人员精心设计 、专家认真论证 , 在施工单位积 极配合的基础上 , 形成正式施工图纸 。 承台被动托换原理 , 即在不对托换结构进行托换 顶生和对托换基础进行预反压的情况下对被托换结构 进行托换 。 设计参数 主要设计参数 新增灌注桩 根 , , 桩 长 二 , 新增承台 处 , 长 宽 高 。 桩顶 范围采取负摩阻隔离措施 对桩底 以上 巧 范围桩周围侧壁压浆 , 桩底范围采取注浆措 施 承台及桩顶 后浇段采用 自密实混凝土 , 膨胀 率为 , 混凝土等级 承育以上至地面回填土 在体系转换施工完成后 回填 。 体系转换施工 总体施工工艺流程 施工准备、人工挖孔 、钻孔灌 注桩施工 、新承台基坑开挖及 围护施工 、工字钢梁运 至基坑底 新承台施工 桩周注浆施工 。截断侵人地 铁限界的既有桩基 回填施工 , 完成体系转换工程 。 铁道标准设计 刀汤 砰减 习 · 施工 技术 · 赵俊中 , 宋玲冲 , 余建军 , 等一北京地铁 号线穿越稻香园桥桩桩基托换施工技术 总体施工分项概述 ①新建桩施工 在既有承台宽度方向新建承台托住既有承 台 , 新 建承台桩基采用混凝土等级 桩径 二 , 桩长 二 的 棵新增桩 。 新增桥桩基上部分 为人工挖孔 , 下部分采用 一 钻机成孔 , 成孔机 械采用反循环钻机 。 此机 型全高 , 满足在桥下 净空为 一 的限制下的施工高度要求 。 本工程桩顶 设计为后浇段 , 该段桩采用钢板 箍限制微膨胀混凝土沿水平向膨胀 , 确保向桩长方向 膨胀 。 ②新建桩周围注浆施工 新建桩混凝土强度达 到 , 无损检测报告合 格之后 , 开始进行注浆施工 。 分为桩侧壁注浆施工 、桩 端注浆施工 , 浆液为 水泥浆 , 注浆水灰比为 一 。 注浆质量采取双 向控制措施 , 即在控制 注浆压力的同时还要控制注浆量 。 注浆终止时压力应 大于 , 注浆量为 岁层 , 共一层 。 实际施工 过程控制在水泥注人量达到预定值的 以上 , 且泵 送压力超过 时注浆停止 。 桩侧注浆沿桩周均 匀分布 根注浆管 , 桩底注浆埋设 根注浆管 。 根据 监控量测数据可以看出 , 稻香园桥桩体系转换施工 已 从定性意义上充分证明桩周注浆施工对混凝土桩承载 力大大提高起到重要的作用 。 ③新建承台与桩顶 后浇段施工 承台施工工艺流程 新旧承台结合面处理、植筋施工、工字钢梁加工 与安装、承台钢筋施工、承台模板施工 承台混凝土 浇筑 、桩顶 后浇段混凝土施工 养护 。 在承台施工中 , 重点控制下述施工工序 以确保新 旧承台形成整体以达到设计意图 , 主要有新建承台与 旧承台结合面处理必须做到旧混凝土面深度凿毛见新 茬 严格按规范进行植筋施工保证植筋深度 工字钢梁 与 旧承台底面采用环氧树脂混凝土密贴粘接牢固 , 并 在 棵新建桩顶周边安装竖 向工字钢支撑工字钢梁 。 确保旧承台 、新建承台内工字钢梁和新建桩形成整体 。 ④自密实微膨胀混凝土施工 混凝土采用 微膨胀 自密实混凝土 微膨胀率 输 。 为确保 自密实微膨胀混凝土施工质量 , 首先 对搅拌站供应的 自密实微膨胀混凝土 微膨胀率 输 提出免振捣要求 。 重点控制商品混凝土 的配 比 、坍落度 、和易性等重要指标 , 施工前多次与供应商 进行技术讨论分析 。 在施工工艺上严格工艺操作 , 确 保混凝土沿整个承台所有部位均填充密实 。 ⑤混凝土养生 混凝土浇筑施工完成后实现设计意图的另一重要 环节是混凝土养生 。 因此在施工 中采取可靠的技术措 施确保混凝土始终处于水养生状态达 之久 。 实 践证明本工程 自密实微膨胀混凝土施工质量效果令人 满意 。 ⑥体系转换施工过程 待桩基混凝土 、 新承 台混凝土强度均达到 后 , 所对应的混凝土弹性模量满足规范要求时 , 开始进 行体系转换施工 。 在破除与隧道发生矛盾的 棵既有桥桩 , 将两桩 从承台底面位置 范围内截断 , 完成承台托换 。 体系转换施工重点控制下述要点避免桥梁发生使用不 安全现象 。 采用切割振动小且切割面平整的链条锯切割机 。 切割链条宽 。 每棵桩分 次 切割完成 , 且两颗桩交替进行 切割完成 。 切割过程中严密监视切割缝宽尺寸变化情 况 。 并在切割缝中放置钢板 , 沉降允许值为 , 钢 板面积不小于原桩面积的 乃 。 旧桩切割完成仍继续对桥梁实施 连续不 间 断监控量测 。 ⑦回填施工 为降低回填工程分桥梁沉降的影 响 , 保证桥梁不 发生沉降和不降低其稳定性 用聚乙烯苯板材料填充 隔离两棵旧桩的水平切割缝 , 桩周用塑料布包裹 新旧 承台侧面及新桩表面用 聚乙烯苯板材料包裹 。 新 、 旧 承台顶面以上至方砖地面结构层底面采用不大于 “澎 的轻型材料填筑 。 ⑧承台托换结论 经过 连续监控量测 , 监测数据显示 , 承台变 形 已趋于稳定 , 新桩内力荷载与设计吻合 , 实测变形数 据在设计预测范围之 内 , 桥梁外观无异常 。 达到了预 期效果 。 对稻香园桥 , 后期的实施监控量测持续 个月 , 桥 梁沉降变形仍然处于变形允许范围内 , 桥梁为安全使 用状态 。 隧道 内暗挖施工保护施工方案 暗挖过稻香园桥防护等级属于 级防护 , 洞内施 工中采取下述加固措施对稻香园桥进行保护 。 加强超前支护 , 超前小导管注浆加固围岩 在隧道结构中 , 洞拱部设置超前小导管注浆 , 改 良 工作面前方的土层 , 在开挖 工作 面 以外形成厚 度 为 一 的加 固圈 。 超前小导管注浆和地层共 同 作用形成超前支护结构 , 从而保证开挖工作面的稳定 , 防止工作面坍塌 , 控制沉降 。 见图 。 初期支护增设锁脚锚管 暗挖隧道锁脚锚管对于控制沉降很有效 , 设计图 铁道标准设计 五 砚今 刀丑女 君口口吕 君 赵俊中 , 宋玲坤 , 余建军 , 等一北京地铁 号线穿越稻香园桥桩桩基托换施工技术 · 施 工 技 术 · 曰曰「 一一一 勺勺「「茵茵一一鑫鑫鑫鑫鑫 一一一一日日 一一尸尸尸尸尸 一一一一一 二二二盯一一唯唯唯尸尸尸 一一一一 地面桥梁监控 测的主要项 目 检测沉降值 检测水平位移值 检测转角值 盖梁的观测值 结构裂缝的观测 简支梁及盖梁结构设计为预应力混凝土 类构 件 , 正常使用阶段应不开裂 。 墩柱及承 台钻孔桩应在 施工前 、 中 、后随时检查及观测其裂缝情况 。 监测项 目的控制标准容许值及截桩后的最大实 测值 表 圈 地铁隧道洞拱部超前小导管注桨设 示意 单位 纸中只给出了每个导洞 的底部打设锁脚锚管 , 鉴 于施 工过程 中是每个导洞都是按照上下 台阶开挖 , 每一步 开挖都会引起相应的沉降 , 所 以在每步开挖过程 中都 打设锁脚锚管 , 以确保安全 。 径 向系统锚杆加固围岩 隧道开挖的每一步都会对围岩产生扰动 , 为有效 地控制隧道 的周边位移 , 区间隧道 的径 向采用 系统锚 杆进行加强 , 具体的加强方式是每开挖完成 即对 隧道周边打设径 向锚杆 , 锚杆采用 币 钢管 , 二 , 壁厚 , 环 向间距 , 纵向间距 , 外插角 “ 。 中洞侧壁超前注浆 , 控制侧墙坍塌 施工过程中 , 在开挖侧墙部位时因地层 的 自稳情 况较差 , 每开挖一个循环都会产生不同程度的坍塌 , 对 隧道周边的地层扰动较大 , 容易引起隧道周边位移 , 为 减少隧道侧墙施工过程 中的坍塌 , 采取 了侧壁超前注 浆的方式进行超前加固围岩 , 保证围岩稳定 。 超前地质探孔 , 提前预知掌子面前方地层 隧道开挖之前 , 对掌子面前方采用洛阳铲探孔 , 提 前掌握掌子面前方地质情况 , 可 以提前根据掌子面前 方的地质情况调整开挖方法和支护参数 。 洞内对桩周土层进行注浆加固 、采取隔离措施 暗挖施工过桥区部位时 , 土方开挖至桥区时 , 沿隧 道开挖方向对在地 面 已切断 的桥桩进行 了工字钢支 撑 , 初期支护施工 中将采取对桩周土层进行注浆加 固 措施 。 然后按初 期支护结构 尺寸将侵限部分桩体凿 除 , 用隔离材料将剩余桩体与地铁初期支护混凝土结 构隔离分开 , 避免相互间干扰 。 表 监测项 目的控制标准容许值及截桩后的最大实测值 项 目 容许值 实测值 地表沉降 地下管线沉降 桥墩 、梁板的沉降 承台水平位移 两个承台不均匀沉降 预挤值确定 二 容许值 实测值 当 时 , 警戒 。 暂时停止施工 , 封闭掌子 面 , 采 用临时支撑等有效的处理措施 , 在洞 内进行支护 , 进行 补强处理 , 确认安全后 , 方可继续施工 。 监测项 目的延续时间 由于地层 的变形 、蠕动 , 地应力的传递是滞后于地 层开挖的 , 因此地铁施工对桥梁基础的不利影 响有可 能发生在地铁施工后 的一段时间 , 因此对于桥体的关 键监测项 目延长至地铁施工完成后 的 个月 , 最终和 桥体的正常维修养护测量频率一致 。 安全施工措施 施工监控 , 测 在施工过程中加强洞 内和地 面桥梁 的监控量测 , 作好记录 , 发现问题及时采取措施并反馈给各个单位 , 做到信息化施工 。 铁道标准设计 无注几树姓 冷刀刀 公盯 牙口 地面保护施工安全措施 承台体系转换施工选择在车流量较小的夜间 进行 , 限制载重车的通行 。 车辆限速标志设置在稻香 园桥南北来车方向 处 , 车速控制在 。 在稻香园桥东西两侧各安排 名人员对桥面 结构稳 固情况进行检查 。 暗挖施工安全措施 现 场 预 备足 够 的抢 险物 资 , 防 止 出现 意外 情况 。 加强监测 开挖初期支护后 , 量测拱顶下沉及 边墙收敛 、地面下沉与隆起 、格栅钢架 内力 , 及时对数 据进行分析 , 发现异常情况立即上报 , 并采取相应防护 措施 。 洞内凿除旧桩侵限地铁结构部分 , 采取先切割 后凿除方式 。 避免凿除时振动过大发生土体坍塌现象 。 · 施工 技术 · 北京地铁 号线苏州街车站“ ”洞桩法施工技术 张爱军 , 郭永军 , 张大牛 , 李 峰 中铁十二局集团二公司 , 太原 摘 要 介绍 业 京地铁 号线苏州街全暗挖 车站 的施工技术 , 包括施 工 工 法 的选择 、 工 法 的原理 和特点 、 施 工 步序及施 工 关 健技术 , 成功地解决 了受工程水丈地质 、 环境条件 、 车站 埋深及 开挖宽度等多种 因素的影响 , 克服 了 工 序转换 多 、 富水软 土 地 层沉降大等缺点 , 简化 了施工 步赚 , 大 大降低 了施工 风 险 , 攻克 了施工 中的难点和关健技术 , 保证 了该 工程施 工 期 间地 面 交通 和城市居 民的正常生活及周边环境 的德定 。 关健词 北 京地铁 号线 地铁 车站 浅埋 暗挖 洞 桩 法 施 工 中图分类号 文献标识码 文章编号 一 一 一 图 车站总平面布 示岌 工程概况 , 概况 北京地铁 号线一期工程苏州街站位于海淀南 路与苏州街 的交叉路 口 , 站位与海淀南路基本平行 。 车站形式为两端双层 、 中间局部单层单柱双跨侧式车 站 。 车站总长 , 总建筑面积 , , 共设 置 个出入 口 、 座风道和风井及 个消防通道 、 个 残障电梯井 。 为方便施工 , 在风道挑高段起点位置各 设 座施工竖井 。 车站总平面布置如图 所示 。 工程地质 车站通过主要地层从上至下分别为 粉质猫土层 、 粉土层 、圆砾卵石 层 、 中粗砂层 、 粉细砂层 、 粉质勃 土 层 、卵石圆砾层 , 基底位于卵石圆砾层 。 站体施工范围 内存在上层滞水 、潜水 、 承压水 , 结构大部分位于潜水 层 , 结构底板位于承压水层 , 三层水对站体地下施工均 造成影响 。 周边环境 站位处路面下各类既有管线密集 对车站施工有 影响的需保护的地下管线达 条之多 , 且大多为雨污 水管 、 自来水管 、燃气管等对施工产生较大影响的管 线 , 道路交通繁忙 , 车站周边 为高层 商业 区 和住宅 区 。 施工受周边环境影响较大 。 工程特点 车站所处位置车流量大 , 交通 十分繁忙 , 无法 实现交通疏解而采用 明挖作业 , 因此本工程采用 了全 暗挖法进行施作 。 由于本站地下管线密集 , 需进行保护的管线 较多 , 因此在进行暗挖作业时 , 需采取措施控制沉降 , 保证结构以上地下管网的正常使用 。 结构所处位置地下水位高 , 工程地质条件差 , 局部位于粉细砂层 中 , 自稳性较差 , 暗挖施 工 风 险 较大 。 收稿 日期 一 一 修回 日期 一 一 作者简介 张爱军 一 , 男 , 高级工 程师 , 年毕业 于西南交通 大学 。 工法选择 地铁车站施工方法及结构形式 的选择 , 一般应根 据地铁车站的功能 、所处 的周边环境 、交通状况 、 地下 结语 上述为在暗挖过稻香园桥施工过程中的一些施工 实践和体会 。 同时为确保施工安全 , 各项措施工作必 须考虑周全 , 要经过多方专家论证 , 细化施工方案和各 项施工具体措施 , 制定详细的应急预案 , 以确保施工安 全和施工的正常进行 。 参考文献 【 北京市市政工 程局 市政工 程施工手册 第二 卷 专业施工 技术 一 北京 中国建筑工业出版社 , 一 一 , 建筑桩基技术规范【 一 一 , 北京市市政工程施工安全操作规程【 〕 北京地铁 号线第一标段项 目经理部 稻香园桥 号墩桥桩托 换工程施工组织设计【 〕北京 戴玉超 地铁施工 中既有桥梁的综合保护技术【 铁道标准设 计 , 朱统步 地铁隧道穿越护城河桥桩基托换施工技术〔〕铁道标准 设计 , 一 , ,,凡 ,,咤︶‘厂 铁道标准设计 左注 冷 男 君