廣佛地鐵朝桂區(qū)間樁基托換工程方案設(shè)計(jì)摘要:本文結(jié)合廣佛線地鐵盾構(gòu)工程實(shí)踐,介紹了樁基侵入隧道的建筑物處理方法———樁基托換工程的設(shè)計(jì)及施工工藝,并提出了樁基托換施工的控制要點(diǎn),以及自己對(duì)工程進(jìn)度控制的一些看法。關(guān)鍵詞:樁基托換;施工;設(shè)計(jì);應(yīng)對(duì)措施1工程概況 廣佛線地鐵施工4標(biāo)由中鐵三局承包土建工程,其中朝安-桂城區(qū)間(下簡(jiǎn)稱朝桂區(qū)間)經(jīng)過部分民房和低層建筑物,根據(jù)目前承包商收集到的資料,共有5幢房屋的186根樁基礎(chǔ)侵入隧道,建筑物原有樁基類型都為錘擊灌注樁,其中159#屬新增托換設(shè)計(jì)。房屋參數(shù)如表1:
1.1周邊建筑物分布情況 編號(hào)151-1#棟大豆村倉(cāng)庫(kù)位于佛山涌西側(cè),5層框架結(jié)構(gòu),其中東向的二層直接佛山涌河堤,河堤高程在10m左右;堤下地勢(shì)較為平坦,高程約為7.4m。159#現(xiàn)狀為4層框架結(jié)構(gòu),不過其資料顯示樁基按7層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。而152-1#和152-2#屬南海計(jì)生委,另外157-1#為南海第二建筑設(shè)計(jì)室宿舍。周邊有密集的民房和商業(yè)區(qū),地勢(shì)較為平坦。
1.2周邊管線分布情況(表2)
1.3建筑物平面布置2托換方案設(shè)計(jì)2.1建筑物樁基托換重點(diǎn)設(shè)計(jì)思路原則2.1.1建筑物保護(hù)原則 朝桂區(qū)間樁基托換的重點(diǎn)在于隧道施工期間必須保證沿線的地面建筑物的正常使用。 本區(qū)間隧道地處桂城繁華鬧市區(qū)地帶,地面道路縱橫交錯(cuò)、車如流水人如織,道路兩側(cè)樓宇林立、商鋪星羅棋布,加上隧道結(jié)構(gòu)埋置又較淺,因此,要盡量在平面位置上避開建筑物基礎(chǔ)。在線路一次次的修改優(yōu)化后,還是這5棟建筑物的樁基礎(chǔ)受到盾構(gòu)掘進(jìn)的影響,需重點(diǎn)保證盾構(gòu)通過的建筑安全。 (1)根據(jù)沿線建筑物的現(xiàn)狀、基礎(chǔ)型式、房屋結(jié)構(gòu)類型、房屋層高和地質(zhì)狀況、與隧道位置關(guān)系、既有樁基承載力和地層變形沉降進(jìn)行分析和計(jì)算,確定建筑物保護(hù)方案; (2)對(duì)樁基侵入隧道結(jié)構(gòu)輪廓外1m范圍內(nèi)的建筑物進(jìn)行樁基托換; (3)以安全為前提,對(duì)樁底與隧道頂距離小于3m的建筑物采取注漿加固或筏板托換的保護(hù)措施; (4)對(duì)其它沿線建筑物加強(qiáng)監(jiān)測(cè),必要時(shí)在地面進(jìn)行跟蹤注漿。2.1.2樁基托換方案比選 下面就南海第二建筑設(shè)計(jì)室辦公樓(159#)為例作闡述。159#現(xiàn)有4層框架結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)的樁長(zhǎng)18m,樁端已經(jīng)穿過隧道,上部原有設(shè)計(jì)基礎(chǔ)考慮支承7層建筑,后來(lái)上部建成4層,故上部荷載相對(duì)不算太大。初步定下以下兩個(gè)方案: 方案一筏板托換:施工相對(duì)簡(jiǎn)單可考慮結(jié)合原有樁基共同受力。但筏板與原有樁之間受力不明確,特別是筏板與原有樁基礎(chǔ)的受力上分配上無(wú)法確定。筏板下的土體須采用旋噴樁進(jìn)行加固處理,加固過程中很對(duì)原有樁損害較大。 方案二樁梁托換:平面布置顯得縱橫密布,難以滿足規(guī)范要求的摩擦樁3倍中心距要求。新樁承載可以不受既有樁基的影響,但是鉆新樁時(shí)的振動(dòng)會(huì)對(duì)薄弱的舊樁有擾動(dòng),加大上部結(jié)構(gòu)傾斜趨勢(shì),對(duì)結(jié)構(gòu)有所不利。但托換受力明確。樁基托換常采用側(cè)向托換梁支承承臺(tái)型式,托換梁梁高在1.5~2m范圍內(nèi),比原有建筑物承臺(tái)要高,又考慮建筑管線分布,梁底已經(jīng)超過承臺(tái)底的深度了。在這空間高度內(nèi)可以布置托換板傳遞上部荷載,荷載自上至下清晰明了。對(duì)照廣州三、四號(hào)線的房屋托換,常有承臺(tái)側(cè)邊植筋類型,此處照搬,可以替代下方的托換載體,效果也不成問題,只是植筋工序更多,還會(huì)白白浪費(fèi)下方的開挖空間,更可能直接破壞既有承臺(tái)。 經(jīng)過多輪的專家評(píng)審,根據(jù)建筑物與隧道關(guān)系,樁梁結(jié)構(gòu)布置,及經(jīng)濟(jì)比較,專家推薦采用樁梁托換。承臺(tái)下方由板傳力,板根據(jù)荷載與跨度相應(yīng)配筋,四邊由主梁和次梁支承。原來(lái)設(shè)計(jì)布置時(shí)次梁底與板底平齊,梁頂與承臺(tái)第二道臺(tái)階面平齊,來(lái)增加托換結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。不采用植筋連接。
2.2主動(dòng)托換體系計(jì)算 主動(dòng)托換技術(shù)是指原樁在卸載以前,對(duì)新樁和托換體系施加荷載,從而部分消除被托換體系長(zhǎng)期變形的時(shí)空效應(yīng),將上部的荷載和變形運(yùn)用頂升裝置動(dòng)態(tài)的控制。當(dāng)托換建筑物的荷載大、變形要求控制的時(shí)候,需要通過主動(dòng)變形調(diào)節(jié)來(lái)保證變形即在被托換樁鑿除之前,對(duì)新樁和托換體系施加使被托換柱墩在上頂力的作用下,隨托換梁一升,從而使得在被托換的樁截?cái)嗪?上部荷載全部到新加的托換樁上,同時(shí)通過預(yù)加荷載,可以消除新樁和托換體系的變形,使托換后樁和結(jié)構(gòu)的變制在很小的范圍內(nèi)。2.2.1樁設(shè)計(jì)托換樁的樁長(zhǎng)計(jì)算 由以下3個(gè)原則共同確定:①滿足樁頂設(shè)計(jì)承載力;②滿足進(jìn)入中風(fēng)化層不小于0.5m若強(qiáng)風(fēng)化層較厚時(shí),參照底標(biāo)高不得高于隧道最低點(diǎn)以下1m,避免樁對(duì)隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生有害的應(yīng)力。計(jì)算結(jié)果:托換樁采用鉆孔灌注樁,樁徑為800mm;縱向鋼筋及加勁箍筋采用HRB335;螺旋箍筋采用HPB235。樁身為C30水下混凝土。樁深入中、強(qiáng)風(fēng)化巖,樁長(zhǎng)根據(jù)每個(gè)樁的承載力要求及其他構(gòu)造要求長(zhǎng)度不同,在圖紙中列表表示。鋼筋籠縱向鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度為60mm,鋼筋籠外側(cè)需設(shè)混凝土墊塊或采取其它有效措施,以保障鋼筋保護(hù)層厚度的準(zhǔn)確性。托換梁的內(nèi)力按照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB5001022002進(jìn)行配筋計(jì)算和裂縫驗(yàn)算。2.2.2樁基托換梁的方案設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)廣佛線朝桂區(qū)間的線路走向、周邊建筑物分布、建筑物保護(hù)及樁基托換方案的設(shè)計(jì)如下: 本設(shè)計(jì)采用主動(dòng)托換體系。托換樁為鉆孔灌注樁,托換梁采用鋼筋混凝土梁。在隧道結(jié)構(gòu)線外1m范圍外設(shè)置<800mm灌注樁。承臺(tái)兩側(cè)設(shè)置梁,承臺(tái)和梁之間進(jìn)行植筋處理。加載設(shè)備為QF500220型千斤頂及配套油泵,千斤頂行程為200mm,千斤頂最大壓力5000kN。樁頂標(biāo)高由既有承臺(tái)底標(biāo)高、托換梁支座處高度、千斤頂初始工作空間決定。
按原承臺(tái)每根樁的承載力為400kN折算為梁上荷載進(jìn)行效核(結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)=1.0) (1)其中托換梁配筋計(jì)算設(shè)計(jì)(計(jì)算軟件采用sap與理正)4樁:pg1=400×4=1600kN,5樁:pg2=400×5=2000kN,2樁:pg3=400×2=800kN ①幾何信息:(單位:除注明外,均為mm) 梁號(hào)1:跨長(zhǎng)=9400 B×H=1500×2000 梁號(hào)2:跨長(zhǎng)=4500 B×H=1500×2000 梁號(hào)3:跨長(zhǎng)=9400 B×H=1500×2000 ②荷載條件:梁容重=25.00kN/m3;計(jì)算時(shí)考慮梁自重。 說(shuō)明:各梁跨的附加荷載參見[幾何及荷載標(biāo)準(zhǔn)值簡(jiǎn)圖] ③配筋信息:縱筋種類:HRB335;混凝土強(qiáng)度等級(jí):C30箍筋種類:HRB335。 (2)計(jì)算結(jié)果: 單位說(shuō)明:彎矩:kN.m;剪力:kN,縱筋面積:mm2;箍筋面積:mm2/m;裂縫:mm;撓度:mm;尺寸:mm。 內(nèi)力計(jì)算采用有限元計(jì)算方法梁號(hào)1:跨長(zhǎng)=9400 B×H=1500×2000 彎矩(-):-4503;彎矩(+):4634;剪力:1966 上部縱筋:7966;下部縱筋:8205;箍筋A(yù)sv:1716 上縱實(shí)配:16D32;下縱實(shí)配:17D32 箍筋實(shí)配:6D12@100;腰筋實(shí)配:14D25 最大裂縫:0.189mm<0.200mm 最大撓度:3.279mm<47.000mm(9400/200) 梁號(hào)2:跨長(zhǎng)=4500 B×H=1500×2000 彎矩(-):-4502.839;彎矩(+):0剪力:817 上部縱筋:7966;下部縱筋:6435;箍筋A(yù)sv:1716 上縱實(shí)配:16D32;下縱實(shí)配:13D32; 箍筋實(shí)配:6D12@100;腰筋實(shí)配:14D25 最大裂縫:0.189mm<0.200mm 最大撓度:0.000mm<22.500mm(4500/200) 梁號(hào)3:跨長(zhǎng)=9400B×H=1500×2000 彎矩(-):-1741;彎矩(+):2729.416;剪力:2017 上部縱筋:6435;下部縱筋:6435;箍筋A(yù)sv:1716 上縱實(shí)配:13D32;縱實(shí)配:13D32; 箍筋實(shí)配:6D12@100;腰筋實(shí)配:14D25 最大裂縫:0.076mm<0.200mm 最大撓度:1.971mm<47.000mm(9400/200)2.3樁基托換方案設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)2.3.1經(jīng)驗(yàn) 方案優(yōu)化要全面,既要考慮合理性和經(jīng)濟(jì)性,還要考慮具體實(shí)際;在工期緊張的情況下,如果沒有特殊原因,不應(yīng)隨意更改原定設(shè)計(jì)。2.3.2教訓(xùn) (1)設(shè)計(jì)與策劃緊密相連;因?yàn)轫?xiàng)目開始策劃未完善,設(shè)計(jì)工作難以開展,而廣佛線工期非常緊張,在早期設(shè)計(jì)中出現(xiàn)了設(shè)計(jì)方案難以落實(shí)的尷尬局面。體會(huì)到應(yīng)盡早開始策劃并要及時(shí)上報(bào),以便設(shè)計(jì)工作的開展得到多方面有力支持。 (2)設(shè)計(jì)的可行性還與承包商施工相關(guān);承包商一般在工期緊張的情況下,非常關(guān)注圖紙進(jìn)度,而資料未符合設(shè)計(jì)條件時(shí)設(shè)計(jì)工作盲目開展會(huì)帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)的。因此必須協(xié)調(diào)好相關(guān)承包商等部門的關(guān)系。 (3)過程的問題盡量多方協(xié)商。設(shè)計(jì)中方案爭(zhēng)論難免,要盡可能達(dá)成一致。項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的校核、審核、審定等環(huán)節(jié),部門不同,意見往往不一,如無(wú)法達(dá)成一致意見,設(shè)計(jì)的圖紙難以保證準(zhǔn)時(shí)按質(zhì)交圖。設(shè)計(jì)中要盡快落實(shí)資料的收集,項(xiàng)目采用的方案。3結(jié)語(yǔ) (1)發(fā)揮設(shè)計(jì)項(xiàng)目組及技術(shù)決策部門的多方力量;項(xiàng)目不是一個(gè)人的項(xiàng)目,也不是一人所能決定,項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的不同角色不同經(jīng)驗(yàn)不同,看法也有所不一,但大家以項(xiàng)目為依歸,解決問題為目的,協(xié)同各方技術(shù)決策力量,發(fā)現(xiàn)問題,提出建議,匯總意見,把事情做好。 (2)問題最好能提早暴露,有利于事情的盡快解決;這個(gè)項(xiàng)目開始就必須盡快多方面收集相關(guān)資料,把發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)向業(yè)主、承包商、總體等相關(guān)的技術(shù)決策部門反映,多方聯(lián)系以便工程的順利開展。 (3)發(fā)現(xiàn)問題解決問題需要良好的溝通。隨著工程的工作開展,問題不斷增多,事情也變得更加繁復(fù)。此時(shí)更要加強(qiáng)多方面的溝通,向上反映可以解決問題,結(jié)合多方面的力量,方能很好解決問題。




