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摘要：沈阳地铁二号线文—五区间隧道穿越二环桥，根据工程实际情况，采用“先托后换”的原则对桥桩进行加固，其中涉及锚索、植筋，限高成桩等诸多工艺，对今后同类型工程的施工具有很好的借鉴意义。
关键词：桩基托换 锚索 植筋 限高 成桩
1 前言
二环桥位于沈阳青年大街主干道上，交通量大，为减少对交通的影响，选择适宜的施工方法是安全、快速通过桥梁的关键。
2 工程概况
沈阳地铁二号线文五区间从文體路站开始，下穿二环路与青年大街交叉的立交桥，到达五里河站。由于区间下穿二环桥，因此必须对二环桥进行桩基托换。
隧道主体结构从二环桥下通过时，需要对桥台进行托换和截桩处理，并且要在对应位置施工墙式盖梁。以完成托换工作。
桥下地质情况为2米杂填土，其余为沙砾。
3 施工重点及难点
3.1新作桩基与原桩、隧道距离近，受桥下净高限制等因素造成成桩困难
3.2由于受高度限制，钢筋笼需分节加工，节长3～4m，连接困难
3.3桩间施工锚索难度大
4 桩基托换工艺流程
施工围挡实施→U型槽破除→(锚索施工)→钻孔桩施工→承台及墙式盖梁施工→路面恢复→拆除围挡。
5 主要施工方法及施工工艺
5.1施工步骤(如图A)
5.2锚索施工
5.2.1钻孔：采用潜孔冲击式钻机，根据现场地形搭设双立柱式脚手架用于钻机行走及安放，钻孔深度应超出锚索设计长度0.5米，以防岩土屑沉落孔底而使孔深不够。钻进中应经常进行高压风吹孔，堆积层(孔深6米以内)可采用填充粘性土进行护壁，土夹石地层，可上下来回扫孔，防止掉块堵孔。钻孔结束后，拔出钻杆钻头，用聚乙烯管复核孔深，并用高压风清孔。然后拔出聚乙烯管。用水泥纸塞好孔口。
当钻孔过程中，出现特殊情况的处理办法：
渗水：吹孔时吹出的都是一些大颗粒而无粉尘，说明孔内有渗水，岩粉已贴附于孔壁。此时若孔深已够，则注入清水用高压风洗净孔壁。若孔深不够，为防止岩粉堵塞钻杆，应立即停钻。并拔出钻杆，洗孔后再钻。有时孔内渗水量大，吹出的是泥浆和碎石，只要冲击器工作，可以继续钻，如果冲击器受淹不工作，应采取压力注浆堵水后再钻。
坍孔：钻孔遇强风化岩层或岩体破碎带时，常发生坍孔，坍孔的标志是孔中吹出黄色岩粉夹杂原状的，非钻头击碎的、非新鲜的、无光泽的石块，这时应立即停钻，拔出钻具，压浆固壁。注浆前用清水和高压风将孔内泥浆洗出，注浆压力取0.4MPa浆液为水泥玻璃双液注浆24小时后重钻。
5.2.2安放锚索：孔内再用高压风清孔一次，然后放入锚索，锚索外套上定位片使锚索居中，应防止锚索扭压、弯曲，注浆管应随锚索一同入孔，注浆管头部距孔底5～10厘米。锚索定位止浆环到达孔口时，停止推送，再检查一遍，排气管是否畅通。
5.2.3安装锚索支架及组合围檩
锚索支架采用10*10角钢进行托架，支架整体用膨胀螺检固定在原有桥台桩上，组合围檩采用两根28a的工字钢平行放置，并且与支架之间采用电焊焊接，在原有桥台桩的中间安置锚索张拉平台，即在连接两根工字钢的钢板上焊接一个“三角垫块”，角度保证与锚索垂直，以免由于角度过大或过小而造成在张拉过程中的应力损失。安装锚具将其固定在“三角垫块”上。支架和组合围檩的焊接的焊缝应严格按《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ181—2002)执行，焊缝高度均为8mm。
5.2.4张拉锁定
锚固体的强度大于25Mpa，达到设计强度80％时，可进行锚索张拉锁定。本工程锚索张拉的时间定为二次注浆后7天进行张拉。张拉时的mt荷载应根据不同的千斤顶进行计算，张拉分预张拉和锁定张拉两种。
5.2.5自由段注浆、封孔
张拉完成后，通过预留注浆管，管口距原砂浆面30cm，进行封孔注浆，孔中的空气由设在定位止浆环处的排气管排出，要求孔中注满浆液，然后从锚具量起留5cm钢绞线，用无齿锯去除多余部分，外覆8cm厚细石混凝土保护层。
5.3钻孔桩施工
5.3.1钻孔桩施工工艺流程
5.3.2测量放线：桩位测放及标高测量所用仪器为尼康全站仪、尼康水准仪、塔尺。首先根据业主提供的水准、导线点建立测量控制网，桩位依据控制网采用测距仪测放。桩位可根据施工进展分批测放，桩位偏差小于2cm。
5.3.3钻进：钻机对位应以四角桩控制，钻头对准十字线交点，符合要求后开始钻进。钻进过程应及时补充制备好的泥浆，钻进过程中液面应不低于护筒底面，提钻后护筒内稳定液面高于护筒底部不少于1.0m。钻进过程中应注意观察地质变化，做好施工记录。桩孔达到终孔标高后，进行清孔工作，验收合格后进入下道工序施工。
5.3.4制备泥浆：泥浆用优质膨润土、纤维素、纯碱加清水搅拌而成。根据工程地层条件，要求制备泥浆比重应控制在1.1～1.3，胶体率不低于95％；含砂率不大于4％。
5.3.5钢筋笼制作：因场地条件限制，钢筋笼在其他场地加工好后运至现场，钢筋笼按每节4m分节制作，安装时采用拱压式直螺纹钢筋接驳器连接，连接方法如下：
首段钢筋笼车半反扣，次段钢筋笼主筋车全正扣并戴上直螺纹套筒，连接时次段套筒下拧半扣连接至首段半扣，依次类推进行钢筋笼连接，可有效解决在高度受限的情况下钢筋笼的连接。
吊放钢筋笼采用自制简易提升架起吊，钢筋笼吊放时应采用四点起吊，必要时还需绑长木杆，防止钢筋笼变形。下放时每隔3m设置一道砼垫块，每道4个，垫块采用砼滚轴式定位轮。吊放钢筋笼时要将钢筋笼准确地固定在设计标高。
5.3.6混凝土灌注：砼采用导管法灌注，导管直径为250mm，丝扣连接。灌注步骤如下：
下设导管(导管使用前应进行试压，检验其密封性，试水压力不小于0.25Mpa)：导管下设长度应根据实际孔深确定，保证导管下端距孔底30～50cm。导管下设完成后及时测量沉渣厚度。
水下砼灌注：初灌量是水下砼灌注的关键指标，初灌后导管埋深不应少于1.0m。初灌时使用球胆作为隔水塞。每罐砼灌注后应及时测量砼面上升高度，计算导管埋置深度确定导管拆卸长度。本工程要求最小埋管深度不小于2.0m，最大埋管深度不大于8.0m。严格控制初灌速度，防止钢筋笼上浮。为保证桩顶砼质量，在桩顶设计标高的基础上超灌一定量的砼，超灌高度控制在50～70cm。
5.3.7钻孔桩施工质量控制要点
为了确保工程优质、高效地完成，施工时应对各关键工序进行严格控制，重点控制的环节及措施如下表所示；
技术质量控制要点及主要措施
5.4承台及墙式盖梁施工
施工流程：施工准备→测量放线→基坑开挖→植筋→绑扎钢筋→支模→浇筑混凝土→养护
5.4.1测量放线：按施工图纸在现场放出承台位置，并在现场用油漆画出承台线和开挖线，放线应保证承台尺寸及基坑开挖放坡要求。
5.4.2基坑开挖：使用风镐沿开挖线进行基坑开挖。因地面以下1.2米范围内为路面结构层和U形槽底板。所以不考虑基坑加固的问题。
5.4.3植筋施工
植筋施工工艺流程：定位→钻孔→清孔→钢材除锈→锚固胶配制→植筋→锚固试验
5.4.3.1定位：按设计要求标示植筋钻孔位置、型号，若原桩位上存在受力钢筋，钻孔位置可适当调整，但均宜植在箍筋内侧。
5.4.3.2钻孔
钻孔宜用电锤或风钻成孔，如遇钢筋宜调整孔位避开。钻孔直径d+4∽10mm(小直径钢筋取低值，大直径钢筋取高值)。当基材强度等级不低于C20，对Ⅱ级(HRB335)、Ⅲ级(HRB400、RRB400)螺纹钢筋，钻孔孔深15d，锚固力即可大干钢筋屈服值；对Ⅰ级(HPB235)光圆钢筋，钻孔孔深20d，锚固力即可大于钢筋屈服值。具体钻孔深度可参考此基准，根据实际所需锚固力大小，现场拉拔试验确定。
5.4.3.3清孔：钻孔完毕，检查孔深、孔径合格后将孔内粉尘用压缩空气吹出。然后用毛刷、棉布将孔壁刷净，再次压缩空气吹孔，应反复进行3-5次，直至孔内无灰尘碎屑，将孔日临时封闭。若有废孔，清净后用植筋胶填实。
5.4.3.4钢材除锈：钢材锚固长度范围的铁锈、油污应使用角磨机和钢丝轮片清除干净(新钢筋的青色氧化外皮也应除去)，并打磨出金属光泽。
5.4.3.5锚固胶
锚固胶配制：植筋胶一般为A、B两组份，配胶宜采用机械搅拌，也可用细钢筋棍人工搅拌。取洁净容器和称重衡器按配合比混合，并搅拌约3～5分钟至A，B组份混合均匀为止。搅拌时最好沿同一方向搅拌，尽量避免混入空气形成气泡。植筋胶应现配现用，每次配胶量不宜大干5公斤。
注胶：将植筋胶装进套筒内，安置到专用手动注射器上，慢慢扣动板机，排出铂包口处较稀的胶液废弃不用，然后将螺旋混合嘴伸入孔底，如长度不够可用塑料管加长，然后扣动板机，板机扣动一次注射器后退一下，这样能排出孔内空气。为了使钢筋植入后孔内胶液饱满，又不能使胶液外流，孔内注胶达到80％即可。孔内注满胶后应立即植筋。
5.4.3.6植筋：孔内注完胶后，把已经除锈处理过的钢筋立即放入孔口，然后慢慢单向旋入，不可中途逆向反转，直至钢筋伸入孔底。钢筋在抗拉拔试验合格后就可按施工图开始绑筋、支模、浇注混凝土。
5.4.4钢筋的加工与安装：在绑扎钢筋前首先要修整桩顶混凝土，将桩顶疏松的混凝土全部凿完，将桩身钢筋外弯成喇叭口状，桩顶伸入承台梁中的钢筋应符合设计要求，一般不小于30d，然后在基坑内绑扎钢筋。钢筋应按顺序绑扎，一般情况下，先长轴后短轴，由一端向另一端依次进行。操作时按图纸要求的间距画线、铺铁、穿箍、绑扎，最后成型。底部钢筋下的砂浆垫块，一般厚度不小于50mm，间隔1m，侧面的垫块应与钢筋绑牢，不应遗漏。
5.4.5模板安装：安装组合钢模板，组合钢模板由平面模板、阴、阳角模板拼成。其纵横胁拼接用的U形卡、插销等零件，要求齐全牢固，不松动、不遗漏。支好后使用木方或钢管加固，以防跑模。模板安装后，应对断面尺寸、标高、对拉螺栓、连杆支撑等进行检查。
5.4.6混凝土浇筑：混凝土浇筑使用商砼，人工振捣，振捣时应沿承台梁浇筑的顺序方向，采用斜向振捣法，振捣棒与水平面倾角约30°左右。棒头朝前进方向，插棒间距以50cm为宜，防止漏振。振捣时间以混凝土表面翻浆出气泡为准，振捣过程中要注意不要振钢筋和模板，混凝土表面应随振随按标高线用木抹子搓平，并预留蓋梁接茬筋。
5.4.7养护：混凝土浇筑后，在常温条件下12h内应覆盖浇水养护，浇水次数以保持混凝土湿润为宜，养护时间不少于七昼夜。
6 结束语
目前国内地铁建设正在快速发展，隧道穿越既有建筑物的情况时有发生，为了保证既有建筑的安全，对施工方法和工艺提出了更高的要求。本文总结了沈阳地铁二号线文五区间穿越二环桥的具体施工方法，为以后类似的工程提供参考。
关键词：桩基托换 锚索 植筋 限高 成桩
1 前言
二环桥位于沈阳青年大街主干道上，交通量大，为减少对交通的影响，选择适宜的施工方法是安全、快速通过桥梁的关键。
2 工程概况
沈阳地铁二号线文五区间从文體路站开始，下穿二环路与青年大街交叉的立交桥，到达五里河站。由于区间下穿二环桥，因此必须对二环桥进行桩基托换。
隧道主体结构从二环桥下通过时，需要对桥台进行托换和截桩处理，并且要在对应位置施工墙式盖梁。以完成托换工作。
桥下地质情况为2米杂填土，其余为沙砾。
3 施工重点及难点
3.1新作桩基与原桩、隧道距离近，受桥下净高限制等因素造成成桩困难
3.2由于受高度限制，钢筋笼需分节加工，节长3～4m，连接困难
3.3桩间施工锚索难度大
4 桩基托换工艺流程
施工围挡实施→U型槽破除→(锚索施工)→钻孔桩施工→承台及墙式盖梁施工→路面恢复→拆除围挡。
5 主要施工方法及施工工艺
5.1施工步骤(如图A)
5.2锚索施工
5.2.1钻孔：采用潜孔冲击式钻机，根据现场地形搭设双立柱式脚手架用于钻机行走及安放，钻孔深度应超出锚索设计长度0.5米，以防岩土屑沉落孔底而使孔深不够。钻进中应经常进行高压风吹孔，堆积层(孔深6米以内)可采用填充粘性土进行护壁，土夹石地层，可上下来回扫孔，防止掉块堵孔。钻孔结束后，拔出钻杆钻头，用聚乙烯管复核孔深，并用高压风清孔。然后拔出聚乙烯管。用水泥纸塞好孔口。
当钻孔过程中，出现特殊情况的处理办法：
渗水：吹孔时吹出的都是一些大颗粒而无粉尘，说明孔内有渗水，岩粉已贴附于孔壁。此时若孔深已够，则注入清水用高压风洗净孔壁。若孔深不够，为防止岩粉堵塞钻杆，应立即停钻。并拔出钻杆，洗孔后再钻。有时孔内渗水量大，吹出的是泥浆和碎石，只要冲击器工作，可以继续钻，如果冲击器受淹不工作，应采取压力注浆堵水后再钻。
坍孔：钻孔遇强风化岩层或岩体破碎带时，常发生坍孔，坍孔的标志是孔中吹出黄色岩粉夹杂原状的，非钻头击碎的、非新鲜的、无光泽的石块，这时应立即停钻，拔出钻具，压浆固壁。注浆前用清水和高压风将孔内泥浆洗出，注浆压力取0.4MPa浆液为水泥玻璃双液注浆24小时后重钻。
5.2.2安放锚索：孔内再用高压风清孔一次，然后放入锚索，锚索外套上定位片使锚索居中，应防止锚索扭压、弯曲，注浆管应随锚索一同入孔，注浆管头部距孔底5～10厘米。锚索定位止浆环到达孔口时，停止推送，再检查一遍，排气管是否畅通。
5.2.3安装锚索支架及组合围檩
锚索支架采用10*10角钢进行托架，支架整体用膨胀螺检固定在原有桥台桩上，组合围檩采用两根28a的工字钢平行放置，并且与支架之间采用电焊焊接，在原有桥台桩的中间安置锚索张拉平台，即在连接两根工字钢的钢板上焊接一个“三角垫块”，角度保证与锚索垂直，以免由于角度过大或过小而造成在张拉过程中的应力损失。安装锚具将其固定在“三角垫块”上。支架和组合围檩的焊接的焊缝应严格按《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ181—2002)执行，焊缝高度均为8mm。
5.2.4张拉锁定
锚固体的强度大于25Mpa，达到设计强度80％时，可进行锚索张拉锁定。本工程锚索张拉的时间定为二次注浆后7天进行张拉。张拉时的mt荷载应根据不同的千斤顶进行计算，张拉分预张拉和锁定张拉两种。
5.2.5自由段注浆、封孔
张拉完成后，通过预留注浆管，管口距原砂浆面30cm，进行封孔注浆，孔中的空气由设在定位止浆环处的排气管排出，要求孔中注满浆液，然后从锚具量起留5cm钢绞线，用无齿锯去除多余部分，外覆8cm厚细石混凝土保护层。
5.3钻孔桩施工
5.3.1钻孔桩施工工艺流程
5.3.2测量放线：桩位测放及标高测量所用仪器为尼康全站仪、尼康水准仪、塔尺。首先根据业主提供的水准、导线点建立测量控制网，桩位依据控制网采用测距仪测放。桩位可根据施工进展分批测放，桩位偏差小于2cm。
5.3.3钻进：钻机对位应以四角桩控制，钻头对准十字线交点，符合要求后开始钻进。钻进过程应及时补充制备好的泥浆，钻进过程中液面应不低于护筒底面，提钻后护筒内稳定液面高于护筒底部不少于1.0m。钻进过程中应注意观察地质变化，做好施工记录。桩孔达到终孔标高后，进行清孔工作，验收合格后进入下道工序施工。
5.3.4制备泥浆：泥浆用优质膨润土、纤维素、纯碱加清水搅拌而成。根据工程地层条件，要求制备泥浆比重应控制在1.1～1.3，胶体率不低于95％；含砂率不大于4％。
5.3.5钢筋笼制作：因场地条件限制，钢筋笼在其他场地加工好后运至现场，钢筋笼按每节4m分节制作，安装时采用拱压式直螺纹钢筋接驳器连接，连接方法如下：
首段钢筋笼车半反扣，次段钢筋笼主筋车全正扣并戴上直螺纹套筒，连接时次段套筒下拧半扣连接至首段半扣，依次类推进行钢筋笼连接，可有效解决在高度受限的情况下钢筋笼的连接。
吊放钢筋笼采用自制简易提升架起吊，钢筋笼吊放时应采用四点起吊，必要时还需绑长木杆，防止钢筋笼变形。下放时每隔3m设置一道砼垫块，每道4个，垫块采用砼滚轴式定位轮。吊放钢筋笼时要将钢筋笼准确地固定在设计标高。
5.3.6混凝土灌注：砼采用导管法灌注，导管直径为250mm，丝扣连接。灌注步骤如下：
下设导管(导管使用前应进行试压，检验其密封性，试水压力不小于0.25Mpa)：导管下设长度应根据实际孔深确定，保证导管下端距孔底30～50cm。导管下设完成后及时测量沉渣厚度。
水下砼灌注：初灌量是水下砼灌注的关键指标，初灌后导管埋深不应少于1.0m。初灌时使用球胆作为隔水塞。每罐砼灌注后应及时测量砼面上升高度，计算导管埋置深度确定导管拆卸长度。本工程要求最小埋管深度不小于2.0m，最大埋管深度不大于8.0m。严格控制初灌速度，防止钢筋笼上浮。为保证桩顶砼质量，在桩顶设计标高的基础上超灌一定量的砼，超灌高度控制在50～70cm。
5.3.7钻孔桩施工质量控制要点
为了确保工程优质、高效地完成，施工时应对各关键工序进行严格控制，重点控制的环节及措施如下表所示；
技术质量控制要点及主要措施
5.4承台及墙式盖梁施工
施工流程：施工准备→测量放线→基坑开挖→植筋→绑扎钢筋→支模→浇筑混凝土→养护
5.4.1测量放线：按施工图纸在现场放出承台位置，并在现场用油漆画出承台线和开挖线，放线应保证承台尺寸及基坑开挖放坡要求。
5.4.2基坑开挖：使用风镐沿开挖线进行基坑开挖。因地面以下1.2米范围内为路面结构层和U形槽底板。所以不考虑基坑加固的问题。
5.4.3植筋施工
植筋施工工艺流程：定位→钻孔→清孔→钢材除锈→锚固胶配制→植筋→锚固试验
5.4.3.1定位：按设计要求标示植筋钻孔位置、型号，若原桩位上存在受力钢筋，钻孔位置可适当调整，但均宜植在箍筋内侧。
5.4.3.2钻孔
钻孔宜用电锤或风钻成孔，如遇钢筋宜调整孔位避开。钻孔直径d+4∽10mm(小直径钢筋取低值，大直径钢筋取高值)。当基材强度等级不低于C20，对Ⅱ级(HRB335)、Ⅲ级(HRB400、RRB400)螺纹钢筋，钻孔孔深15d，锚固力即可大干钢筋屈服值；对Ⅰ级(HPB235)光圆钢筋，钻孔孔深20d，锚固力即可大于钢筋屈服值。具体钻孔深度可参考此基准，根据实际所需锚固力大小，现场拉拔试验确定。
5.4.3.3清孔：钻孔完毕，检查孔深、孔径合格后将孔内粉尘用压缩空气吹出。然后用毛刷、棉布将孔壁刷净，再次压缩空气吹孔，应反复进行3-5次，直至孔内无灰尘碎屑，将孔日临时封闭。若有废孔，清净后用植筋胶填实。
5.4.3.4钢材除锈：钢材锚固长度范围的铁锈、油污应使用角磨机和钢丝轮片清除干净(新钢筋的青色氧化外皮也应除去)，并打磨出金属光泽。
5.4.3.5锚固胶
锚固胶配制：植筋胶一般为A、B两组份，配胶宜采用机械搅拌，也可用细钢筋棍人工搅拌。取洁净容器和称重衡器按配合比混合，并搅拌约3～5分钟至A，B组份混合均匀为止。搅拌时最好沿同一方向搅拌，尽量避免混入空气形成气泡。植筋胶应现配现用，每次配胶量不宜大干5公斤。
注胶：将植筋胶装进套筒内，安置到专用手动注射器上，慢慢扣动板机，排出铂包口处较稀的胶液废弃不用，然后将螺旋混合嘴伸入孔底，如长度不够可用塑料管加长，然后扣动板机，板机扣动一次注射器后退一下，这样能排出孔内空气。为了使钢筋植入后孔内胶液饱满，又不能使胶液外流，孔内注胶达到80％即可。孔内注满胶后应立即植筋。
5.4.3.6植筋：孔内注完胶后，把已经除锈处理过的钢筋立即放入孔口，然后慢慢单向旋入，不可中途逆向反转，直至钢筋伸入孔底。钢筋在抗拉拔试验合格后就可按施工图开始绑筋、支模、浇注混凝土。
5.4.4钢筋的加工与安装：在绑扎钢筋前首先要修整桩顶混凝土，将桩顶疏松的混凝土全部凿完，将桩身钢筋外弯成喇叭口状，桩顶伸入承台梁中的钢筋应符合设计要求，一般不小于30d，然后在基坑内绑扎钢筋。钢筋应按顺序绑扎，一般情况下，先长轴后短轴，由一端向另一端依次进行。操作时按图纸要求的间距画线、铺铁、穿箍、绑扎，最后成型。底部钢筋下的砂浆垫块，一般厚度不小于50mm，间隔1m，侧面的垫块应与钢筋绑牢，不应遗漏。
5.4.5模板安装：安装组合钢模板，组合钢模板由平面模板、阴、阳角模板拼成。其纵横胁拼接用的U形卡、插销等零件，要求齐全牢固，不松动、不遗漏。支好后使用木方或钢管加固，以防跑模。模板安装后，应对断面尺寸、标高、对拉螺栓、连杆支撑等进行检查。
5.4.6混凝土浇筑：混凝土浇筑使用商砼，人工振捣，振捣时应沿承台梁浇筑的顺序方向，采用斜向振捣法，振捣棒与水平面倾角约30°左右。棒头朝前进方向，插棒间距以50cm为宜，防止漏振。振捣时间以混凝土表面翻浆出气泡为准，振捣过程中要注意不要振钢筋和模板，混凝土表面应随振随按标高线用木抹子搓平，并预留蓋梁接茬筋。
5.4.7养护：混凝土浇筑后，在常温条件下12h内应覆盖浇水养护，浇水次数以保持混凝土湿润为宜，养护时间不少于七昼夜。
6 结束语
目前国内地铁建设正在快速发展，隧道穿越既有建筑物的情况时有发生，为了保证既有建筑的安全，对施工方法和工艺提出了更高的要求。本文总结了沈阳地铁二号线文五区间穿越二环桥的具体施工方法，为以后类似的工程提供参考。