地铁盾构隧道桩基托换施工技术研究

 城市地铁盾构隧道在从地面建筑物下穿越时,会对既有建筑物的安全稳定造成影响。如何合理控制由于隧道施工引起地面建筑物的倾斜、地基沉降,是地铁工程设计和施工时必须考虑的。以广州地铁五号线盾构区间建筑物桩基托换为例,详细讲述桩基托换设计、施工全过程,给类似工程的设计、施工提供参考。     

洞内托换施工在地铁设计的应用

广州地铁五号线杨箕站-五羊邨站区间穿越广州市东山区,周边建筑物密集,地面交通繁忙,而线路经过的五羊邨过街楼需进行桩基托换,如何保证在不影响地面交通的前提下,顺利进行桩基托换,成为设计的首要难题。通过对地面条件进行充分研究和分析,提出洞内托换的设计理念,并对洞内托换进行可行性和结构计算分析,得出采用的洞内托换方案是可行的。最后,对洞内托换在设计和施工过程中的关键工序和工程措施进行阐述。桩基托换工程的成功,满足了工期要求,保证了工程质量。     

二次托换技术在福州地铁紫五区间桩基托换中的应用

针对福州地铁2号线紫阳站-五里亭站盾构区间五里亭立交桥桥桩侵入隧道影响盾构掘进，且存在低净空、污水管干扰、场地狭小等施工难点问题，提出将桥梁施工工艺、钢管贝雷梁临时支撑、同步顶升、绳锯切割及全回转钻机拔桩等多项工艺有效衔接的二次体系转换法桩基托换施工技术。介绍该二次体系转换法桩基托换施工技术的施工工艺，分析其应用效果和社会经济效益。结果表明： 1）采用该桩基托换施工技术，桥梁裂缝最大为2 mm、梁底最大位移为3.9 mm、墩底最大沉降为3.8 mm、托换体系最大位移为24 mm、邻近桥墩最大沉降为1.2 mm，既有桥梁与周边环境可控。2）与常规托换梁托换后盾构破桩方法相比，工期缩短2~3个月，费用节省约50%，可克服周边复杂环境的影响，规避盾构带压开舱和破桩的风险。     

成都地铁河中桥梁桩基托换施工技术

成都地铁2号线春熙路站-东门大桥站区间盾构隧道左线自东门大桥桩基中穿过,为保证盾构顺利通过并确保桥梁安全,采用托台换桩法对侵入隧道桩基进行托换处理。施工中采用河中围堰、帷幕注浆、降水、人工挖孔和静态爆破等辅助方法有效控制了地下水的影响和桥台沉降,确保了桥梁、管线安全及整个托换施工的顺利实施。     

城市桥梁桩基托换设计关键技术

依托某高架桥梁桩基托换工程,从托换方式、旧承台与托换梁连接设计、顶升设计等桩基托换设计方面以及施工监控和风险源控制等方面,介绍了桥梁桩基托换设计的关键技术,并提出了将桩基托换、盾构施工和既有桥梁结构安全分析结合起来进行整体系统性分析研究的建议。     

高层建筑物地下室底板下的浅埋暗挖隧道内桩基托换技术应用

为实现深圳地铁1号和3号线老街站平行换乘,需在9层的永新商业城建筑物地下室下的软弱地基土层中扩建1个2层框架结构站台。首先自地下室底板下暗挖1条隧道揭示永新商业城5根桩基,并在隧道内采用连续梁形式对5根桩基（单桩最大重6 500 kN）同时实施主动托换。通过采用非线性数值分析软件ABAQUS对桩基主动托换各工况进行仿真模拟计算分析,在工程施工中通过量测数据的反分析精心指导施工,通过精细化施工组织保证了以连续梁形式同时主动托换多根桩同步顶升,最终确保了在该恶劣条件下桩基主动托换过程中上部建筑物沉降值控制在＋1～-1 mm。     

微型钢管桩桩基托换在广州地铁工程中的应用

根据工程所处周边环境、工程地质情况,通过桩基托换多方案比选,选择采用微型钢管桩群桩方案,对广州内环路高架A匝道A4桩桩基进行被动托换,并对凿桩和盾构通过后的桩基沉降进行了理论计算,计算数值和施工监测桩基沉降数据是接近的,说明桩基沉降计算方法是正确的,选择微型钢管桩托换方案是可行的、合理的。     

地铁盾构隧道穿越桩基综合处理技术

为研究地铁隧道采用矿山法开挖初期支护+盾构空推拼装管片施工遇桥桩侵入隧道的综合处理技术,以深圳地铁9号线一区间隧道为研究实例,采用理论计算与工程类比相结合方式进行设计,在施工过程中加强施工现场监控量测,并指导施工。先确立处理原则、处理思路和处理范围,再制定洞外支顶、洞内托换的处理方案,最终实施洞外钢管撑支顶、洞内拱顶预注浆加固、初期支护加强、截桩、二次衬砌永久支撑桩基、三次衬砌拼装加强管片补强相结合的综合处理技术。实践证明,采用该综合技术,顺利穿越了桩基,保证了隧道及桥梁结构的安全,对洞内洞外周边的环境影响很小。     

地铁隧道盾构穿越高架桥桩基托换工程计算分析

为有效计算地铁隧道盾构穿越高架桥桩基托换施工前后桥梁承台及桩基受力的变化情况,保证桩基托换工程的顺利进行,本文依托厦门市轨道交通6号线隧道盾构下穿跨杏林湾路高架桩基托换工程,结合桩基托换工程特点和工程现场的实际情况,利用MIDAS/fea与MIDAS/civil建立桥梁桩基托换三维数值模型和梁单元模型,并通过该模型对施工现场的桥梁桩基托换工程进行数值计算,重点分析桩基托换施工中新建承台及桩基承载力的变化情况,据此提出桩基托换施工质量的控制措施,保障桩基托换工程质量,为类似工程的顺利建设提供理论指导与参考。     

火车站地下广场内桩基托换并盖挖法施工地铁车站关键技术

为保证重庆北站地铁车站施工过程中地面交通以及地下停车场的正常运行,提出火车站地下广场内桩基托换并盖挖法施工地铁车站技术:先采用桩基托换上部结构,然后以托板为基坑顶板进行盖挖施工地铁车站。既有桩基和结构的临时支撑以及托板与既有桩基、钢管柱的节点处理是工程的关键和难点:在桩基托换过程中,根据既有桩基上主梁数量设置H形临时支撑体系,并及时连接相邻临时立柱,形成整体;在托板与既有桩基节点处,凿除既有桩基基础部分混凝土,保留既有钢筋,长边方向底板部分纵筋从未凿除的桩体钻孔通过,短边纵筋绕行;钢管柱与托板节点施作时预留桩顶钢筋,将其伸入到托板中,连接成一个整体,一同灌注混凝土。现场监测最大变形为16.6 mm,说明本工程采用的桩基托换并盖挖施工技术合理可行。     

南京地铁三号线主动桩基托换工程设计

龙蟠南路高架桥是南京市南北向重要通道,交通繁忙。地铁三号线下穿位于雨花站至卡子门站区间,地铁隧道左线穿越龙蟠南路高架桥侵入桥台桩基;隧道右线穿越龙蟠南路高架桥侵入高填土路基挡土墙预制方桩,直接截取桩基对地铁盾构施工及桥梁结构本身受力存在安全隐患,需对其主动桩基托换处理。该文介绍了其工程设计。为维持高架桥正常通车,不中断交通,分别从劲性托换梁方案和承台补偿方案进行对比分析,优化选定了承台补偿方案,并对承台补偿方案的整体结构计算分析与设计作了论述,有效地解决了桥台主动桩基托换难题,具有较好的应用价值。     

大直径微型钢管桩桩基托换技术在地铁施工中的应用

广州地铁二、八号线延长线洛溪站—南洲站盾构区间从彩虹花园密集桩群中通过,大量桩基侵入盾构掘进区域,需对彩虹花园进行加固处理,但加固施工空间狭小。为了解决彩虹花园加固处理难题,采用350 mm大直径微型钢管桩进行桩基托换,盾构到达原桩位置时采取停机截桩方案进行加固处理。加固过程中建筑物沉降稳定,未出现任何裂缝,结构完好,达到预期加固效果,可供相似工程进行参考。     

软流塑地层盾构穿越夹岗过街涵群桩处理关键技术

南京地铁三号线大明路站-明发广场站盾构区间穿越软流塑地层中的箱涵及其群桩基础,为确保盾构顺利穿越,文章介绍了4种群桩处理技术方案： 方案1（拔桩、钢筋混凝土框架结构箱涵恢复、盾构正常掘进方案）、方案2（拔桩、桩基托换、恢复盖梁箱涵、盾构正常掘进方案）、方案3（矿山法隧道托换、盾构过站方案）和方案4（钢筋混凝土框架结构箱涵托换、矿山法隧道内截除桩基、隧道回填后盾构掘进方案）,通过对方案进行对比分析,最终选择了方案4。然后介绍了软流塑地层矿山法隧道施工关键技术和盾构过矿山法隧道关键技术。通过对施工监测的数据进行分析,发现通过采取基底加固后箱涵托换、劈裂注浆加固地层后CRD工法施工矿山法隧道、矿山法隧道内桩基截除、盾构通过回填后的矿山法隧道等关键技术措施,确保了盾构顺利穿越过街涵群桩。     

以色列地铁粉砂地层盾构连续穿越河道和铁路施工技术

为解决土压平衡盾构连续下穿河道和铁路的施工技术难题,结合以色列Tel Aviv地铁红线盾构隧道施工实例,研究土压平衡盾构在浅埋粉砂层中2次连续切削钢筋混凝土桩基并穿越河道、运营铁路施工控制技术。综合采用深层旋喷桩加固技术、建（构）筑物自动化监测系统、盾构切削钢筋混凝土桩基试验、盾构掘进施工沉降控制施工技术,顺利实现2台盾构安全穿越河道、铁路、桩基等危险区域。通过实时监测数据对沉降、盾构切割桩基试验数据、近距离下穿河道和铁路整个过程进行调查、研究与分析,得出以下结论: 1）提出盾构下穿河道和运营铁路时沉降控制的有效技术措施; 2）总结形成一套土压平衡盾构在辅助工法配合下穿越河道、铁路等危险建（构）筑物工法,拓宽土压平衡盾构的使用范围; 3）验证盾构不同刀具配置与有效切割钢筋混凝土桩基的关系,为类似工程提供技术支撑和经验。     

盾构切削混凝土模拟试验和切削桩基施工技术

城市轨道交通盾构施工中经常遇到穿越地下障碍物(如混凝土桩、挡土结构、管渠、地下构造物等)的难题,一般采取桩基托换、拆除桩基或人工凿桩的方法进行处理,但传统处理方法具有造价高、工期长、对周边交通影响大等缺点。通过采用小直径(400mm)盾构切削素混凝土、玻璃纤维混凝土及钢筋混凝土的模拟试验,对盾构直接切削桩基施工技术的可行性进行研究,分析了盾构刀盘的改造,获取了掘进施工参数控制资料。并通过上海轨道交通7号线和10号线工程采用盾构切削钢筋混凝土桩基的实践,证明:1)盾构直接切削钢筋混凝土施工是可行的;2)盾构始发前应对刀盘进行改造,宜在面板上增加一定数量先行刀和贝壳刀;3)盾构切削桩基过程中推进速度宜慢(小于10 mm/min),盾构设定土压、推力、刀盘扭矩宜稳定;4)在盾构切削桩基过程中,应向土仓内添加润滑减摩材料,以防混凝土碎块堵塞螺旋输送机。在盾构通过后,应根据监测情况进行管片背后的二次注浆,以控制地面和建筑物沉降;5)采用盾构直接切削桩基具有施工经济、安全,对环境影响小的优点。     

盾构切桩后桩基对管片作用力确定及控制措施

为获得盾构切除桥梁桩基后残桩对管片的竖向荷载及残桩的承载力,评估切桩后桥梁和盾构隧道结构安全,开展残桩对管片作用力的计算分析。首先,分析盾构切桩后残桩对管片作用力的影响因素,包括桩长减短、施工扰动及桥桩竖向刚度变化等。然后,在考虑这些因素影响的基础上建立残桩承载能力和所受竖向荷载计算公式,并以具体工程为例进行计算对比,结果表明： 本工程残桩承载力无法满足所受竖向荷载,需进行残桩周围地基加固;通过对地基注浆加固计算,残桩承载力可满足竖向荷载,能够保证管片和上部桥梁结构安全。最后,根据理论和实例分析,提出减小残桩对管片受力影响的施工控制措施,包括减小施工扰动、提高桩侧摩阻力及加强管片配筋和螺栓强度等。     

切削穿越桥梁桩基盾构机改造施工技术研究

地铁工程线路大多地处市中心,周边环境复杂,交通流量大,穿越桥梁桩基时拆桥重建施工存在巨大困难,设计方案越来越多考虑盾构机直接穿越桥梁桩基。盾构机穿越桥梁桩基对盾构机本身要求高,因此,在不拆除桥梁桩基的条件下,对盾构机进行了系列的改造研究,对杭州地铁2号线SG2-14标成功进行了直接切削穿越桥梁桩基施工。