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【摘 要】随着社会的不断进步，城市的不断发展地铁轨道交通呈现快速发展的趋势，但由于城市的现有建筑物、构筑物存在，在地铁隧道建设施工中在所难免会穿越现有建筑物、构筑物。本文以长沙地铁二号线盾构区间某立交桥为例，对桩基托换设计、施工工艺及其关键工作等做了详细论述，为在以后城市地铁隧道穿越构筑物进行桩基托换积累了宝贵的经验。
【关键词】地铁隧道；穿越；立交桥；施工技术
1、工程概况
1.1 芙蓉立交桥概况
芙蓉路中心立交桥为三层结构，芙蓉路为下沉式车行通道，其上为跨越芙蓉路的五一大道立交桥，桥梁周边中部为地道和人行天桥。其中，主桥基础采用直径1000㎜的人工挖孔桩，桩长：14.6m；1、3和5号地道、人行天桥基础为直径700㎜的钻孔桩，桩长度为18.6 m，其桩基上部7米配钢筋、，下部11.6 m为素混凝土；2、4和6号地道条形基础。
1.2 区间隧道与芙蓉立交桥的关系
根据区间线路平面和纵断面设计，2号线芙蓉广场站～迎宾路口站区间线路下穿了3、4、5和6号地道、3、4号天桥及主桥，根据标高关系，3、5号地道和3、4号天桥桩基础侵入2号线区间隧道结构约为1.556米，与主桥桩基础结构的竖向净距为5.110米。
2、施工方法
2.1施工原理
该立交桥加固方案原理是将原单独基础连成整体式的片筏基础，设置结构连体构成组合结构，以增加结构刚度，克服不均匀沉降；袖阀管注浆托换法采用液压将水泥浆液注入地层中，浆液以填充或渗透等方式排出地层中的水和空气，起到地基土固化，提高地基土的强度，消除地基不均匀沉降的一种加固方法。
该立交桥加固主要分为桥底地表面下浇筑钢筋混凝土筏板和深层地层袖阀注浆加固。该立交桥加固施工方法：基坑开挖采用小挖掘机开挖，出渣车运输，混凝土筏板施工完成后，进行上部结构钢支撑施工。
2.2施工准备
施工前用统一的围挡把施工现场封闭，进行交通疏解；并将施工范围的地下管线探明，进行迁改。
2.3施工工艺
施工工艺流程图见图。
3、施工方案
3.1 測量放样
根据施工设计图纸所给的各点的设计坐标，由测量队对各点进行测量放样为1.5*1.5m，梅花桩型布置，并用红油漆和小钢钉做好记号，并报测量监理复测。
3.2 土方开挖
基坑开挖采用机械配合人工的开挖。配置一台普通小型挖掘机，人工辅助开挖和清底，基坑开挖为施工中一个重要的工序，施工中应按照施工规范及设计要求操作。临时性挖方的边坡值应符合设计的规定。
3.3 袖阀管注浆加固
3.3.1 钻孔施工
（1）钻机就位后利用垂球结合水平尺检查钻机水平及钻杆垂直度。同时在钻孔钻进过程中对钻孔垂直度进行检查。钻机就位与设计位置偏差小于5cm，垂直偏差度小于1%。
（2）钻孔时采用比重为1.2～1.3（水：膨润土=1：0.36～0.58（重量比））的护壁泥浆。
（3）在钻孔过程中要做好记录，以供注浆作业参考。
（4）注浆孔开孔直径不小于108 mm，终孔直径不小于90 mm，孔口管采用直径76 mm，壁厚4 mm的热轧无缝钢管，管长3 m，孔口应埋设牢固，并有良好的止浆措施。
（5）为防止钻孔与注浆施工相互干扰和注浆时浆液串孔，钻孔按施工顺序进行。
（6）钻进过程中遇涌水或因岩层破碎造成卡钻时应停止钻进，进行注浆扫孔后再行钻进。
（7）钻孔顺序先外围后内部，从外围进行围、堵、截，内部进行填、压，同一排间隔施工。
3.3.2 注浆管安设和注浆孔封口作业
袖阀管的制作：袖阀管Φ50mm塑料管，由两部分组成，注浆段为带射浆孔的花管，注浆段以上为实管。花管每隔33cm（即每米3组）钻一组（6～8个孔）射浆孔，注浆孔呈梅花型布置，其外为长5一8cm的橡皮袖阀包裹。
每一钻孔完成后，利用钻机吸浆管将套壳料混和液（选用重量比为：水泥：膨润土：水=200：30：830）压入钻孔内，具体施工工艺为：将钻杆下到孔底，用泥浆泵将拌好的套壳料经钻杆孔注入孔内，将孔内泥浆全部置换出来。然后分节（每节4米）将袖阀管下入已填满套壳料的孔内，相邻两节袖阀管采用套箍联接，并用粘合剂粘接牢固。袖阀管接至地面后（应高出地面30cm），向袖阀管内灌满清水，然后用封口盖盖紧袖阀管管口。
孔内套壳料混合液已达到初凝后进行注浆孔封口作业。封口料采用C15细石混凝土掺入适量速凝剂，封口位置为注浆孔周围0.3m，深0.8m。
3.3.3 注浆施工
袖阀管安装完毕后，经监理工程师同意后就可注浆，注浆形式采用后退式注浆，如果岩层破碎容易造成坍孔时，可采用前进式注浆。
Ⅰ序注浆孔注浆施工
①、注浆芯管下放
袖阀管安设完成20～24小时后，下放注浆芯管，进行压密注浆。芯管采用2m一节Φ25镀锌钢管制成，节间用螺纹套管连接。
②、制浆
采用立式搅拌桶拌制0.8：1～1：1的水泥浆，根据试验室确定水泥和水玻璃的加入量，确定水泥和水玻璃每桶掺量。浆液拌好后必须过筛放入储浆桶，防止杂物进入浆管堵塞袖阀管。为使水泥浆不发生离析，储浆桶内设慢速搅拌装置。
③、浆液性能检验
用量筒在储浆桶内准确量取200ml水泥浆，倒入小塑料桶内，在试验室确定其性能。
对比设计与实际胶凝时间，必要时调整缓凝剂加入量来调整双液浆胶凝时间。
④、注浆
在浆液性能满足要求后，即可进行注浆施工。注浆时按设定注浆顺序进行，从下向上按步距（每步距0.5m）进行，注浆压力1.0～3.0MPa，通过注浆压力控制每步距注浆效果。 Ⅰ序孔以注浆量作为主要控制标准，在注浆量达到设定值后可进行下一步距注浆。
Ⅱ序注浆孔注浆施工
在与Ⅱ序孔相邻的Ⅰ序注浆孔注浆24h后进行Ⅱ序注浆孔注浆施工。Ⅱ序孔注采用双液浆液。为控制注浆扩散半径，内排压密注浆先采用0.5～0.8MPa低压慢注，然后采用2.0～2.4MPa定压压住，使浆液充分填充、加固土体空隙，增强抗渗能力。
终止注浆标准
终灌标准：在注浆压力（1.0～3.0MPa）下，注入量<1一2L/min，稳压15 min。在注浆过程中，应观察相邻注浆孔的返水、排水、冒浆情况，若周围有浆液冒出，说明注浆效果好。作为注浆记录，包括注浆压力、注浆量、水泥用量等。以地道和天桥结构监测值为控制标准，结构抬升值为3～5mm，即可停止注浆；注浆压力逐步提高，当达到设计终压并继续注浆10min以上。
封孔，在压密注浆结束后，向袖阀管内灌入水泥浆封孔。
3.4 原有承台植筋
土方开挖至原有承台，在原有承台上凿孔、植筋，植筋施工应满足以下要求：
（1）钻孔后应将孔内尘土清理干净；孔内应干燥、无积水。
（2）植筋用的粘结剂，应使用专门的灌注器或注射器进行灌注。灌注的方式不妨碍孔洞中的空气排出，灌注量应以植筋后有少许粘结剂溢出为宜。
（3）粘结剂完全固化前，不得触动所指钢筋。
3.5 钢筋工程、模板工程、混凝土工程
3.5.1 钢筋工程
进场钢筋按不同钢种、等级、牌号、规格及生产厂家分批验收，分别堆放，不得混杂，且应设立标志，钢筋堆置于钢筋棚内，若露天堆置应垫高加遮盖，并且按试验规程要求对钢筋原材料抗拉、抗弯、焊接、时效等原始数据统计，并报送监理，合格后进行钢筋加工及安装。
钢筋安装施工前，要求工地技术主管对施工操作人员进行书面技术交底，进行现场放样。安排质检员对钢筋进行抽检，特别是对钢筋搭接点、节点部位作重点检查，发现问题，及时处理。钢筋绑扎过程中，对复杂节点部位，按照设计图纸逐根就位的顺序，并要注明其先后顺序，减少返工。钢筋绑扎完成后，必须稳定可靠，禁止从高空向网片坠落材料或在其上堆放物体。
3.5.2 模板工程
施工前，對模板支撑系统进行详细设计、检算，并报监理审批，要充分保证支撑系统有足够的强度，刚度和稳定性，并且拆卸、安装方便，可重复使用。
3.5.3 混凝土工程
混凝土采用商品混凝土。结构施工前事先对搅拌站的混凝土质量，供应能力，原材料等进行详细调查，选择质量有保证的搅拌站。浇注前根据交通情况选择合适运输线路，确保砼供应畅通，连续浇注。混凝土的振捣采取定人、定岗、定责的方法，不漏振，不过振确保混凝土捣鼓密实。混凝土养护采用洒水覆盖养护，混凝土养护时间不少于14天。
3.6 施工监测
3.6.1 监测项目
在建筑物加固期间和盾构施工过程中应进行地表沉降建筑物（地道和天桥）沉降，建筑物（地道和天桥）位移与倾斜，建筑物（地道和天桥）裂缝，地下水位进行监测，具体监测情况如下：
隧道监控量测表
序号 监控项目名称 量测仪器及工具 测点布置 量测间隔时间
1～15天 16天～1个月 1～3个月 3个月以后
1 地表下沉 水准仪、水平尺等 每5米一个断面 1次∕天 1次∕2天 1～2次∕周 1～3次∕月
2 拱顶和隧底下沉 水准仪、水准尺、钢尺、
测杆等 每5米一个断面 1～2次∕天 1次∕2天 1～2次∕周 1～3次∕月
3 周边净空位移 各种类型收敛计 每5米一个断面 1～2次∕天 1次∕2天 1～2次∕周 1～3次∕月
4 建筑物（地道或天桥）沉降 水准仪、水平尺等 沿建筑物20～15mm，
且相邻柱位沉降差<0.2%L 1次∕天
5 建筑物（地道或天桥）
位移与倾斜 水准仪、经纬仪等 施工影响范围内的建筑物 1次∕天
6 建筑物（地道或天桥）裂缝 施工影响范围内的建筑物 1次∕天
7 地下水位 沿每栋建筑物周边间距
20～25m设置一个 1次∕天
3.6.2 监测资料的收集和信息反馈
坚持长期的、连续的、定人、定时、定仪器地进行收集资料，用专用表格做好记录，做到签字齐全，用计算机进行整理，绘制各种类型的表格和曲线图，对监测结果进行一致性和相关性分析，预测最终位移值，预测结构物的安全性，及时反馈指导施工。
3.7 施工注意事项
（1）施工前应对被托换桩施工图纸进行学习并与现场实际情况进行对比，当差异较大时，应立即通知设计、监理、业主等有关部门。
（2）施工前加强对地下管线的调查，施工中加强对管线的保护，影响施工的要同有关部门协调进行处理。
（3）必须保证对原有承台植筋的质量，确保原有承台与现有承台形成统一整体。
（4）必须确保注浆加固质量，增加土体整体型。
（5）施工中加强施工监测，确保施工安全。
4、结语
实践证明，地铁隧道穿越立交桥进行桩基托换，必须根据工程所处的地理环境和工程地质情况，针对工程特点，在确保道路行车安全和施工安全前提下，制定切实可行的施工方案和相关措施，制定详细的应急预案及监测方案，保证盾构机安全通过。
参考文献：
[1]卜建清，孙宁等.桩基主动托换技术进展[J].铁道建筑，2009（4）
[2]彭芳乐，孙德新等.地下托换技术[J].岩土工程界，12（6）
[3]谢婉丽，张林洪等.地基处理中的托换技术及应用[J].昆明理工大学学报，2001（2）
[4]叶书麟，汪益基.基础托换技术[M].北京：中国铁道出版社，1991
[5]本书编委会.地基处理手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1988
【关键词】地铁隧道；穿越；立交桥；施工技术
1、工程概况
1.1 芙蓉立交桥概况
芙蓉路中心立交桥为三层结构，芙蓉路为下沉式车行通道，其上为跨越芙蓉路的五一大道立交桥，桥梁周边中部为地道和人行天桥。其中，主桥基础采用直径1000㎜的人工挖孔桩，桩长：14.6m；1、3和5号地道、人行天桥基础为直径700㎜的钻孔桩，桩长度为18.6 m，其桩基上部7米配钢筋、，下部11.6 m为素混凝土；2、4和6号地道条形基础。
1.2 区间隧道与芙蓉立交桥的关系
根据区间线路平面和纵断面设计，2号线芙蓉广场站～迎宾路口站区间线路下穿了3、4、5和6号地道、3、4号天桥及主桥，根据标高关系，3、5号地道和3、4号天桥桩基础侵入2号线区间隧道结构约为1.556米，与主桥桩基础结构的竖向净距为5.110米。
2、施工方法
2.1施工原理
该立交桥加固方案原理是将原单独基础连成整体式的片筏基础，设置结构连体构成组合结构，以增加结构刚度，克服不均匀沉降；袖阀管注浆托换法采用液压将水泥浆液注入地层中，浆液以填充或渗透等方式排出地层中的水和空气，起到地基土固化，提高地基土的强度，消除地基不均匀沉降的一种加固方法。
该立交桥加固主要分为桥底地表面下浇筑钢筋混凝土筏板和深层地层袖阀注浆加固。该立交桥加固施工方法：基坑开挖采用小挖掘机开挖，出渣车运输，混凝土筏板施工完成后，进行上部结构钢支撑施工。
2.2施工准备
施工前用统一的围挡把施工现场封闭，进行交通疏解；并将施工范围的地下管线探明，进行迁改。
2.3施工工艺
施工工艺流程图见图。
3、施工方案
3.1 測量放样
根据施工设计图纸所给的各点的设计坐标，由测量队对各点进行测量放样为1.5*1.5m，梅花桩型布置，并用红油漆和小钢钉做好记号，并报测量监理复测。
3.2 土方开挖
基坑开挖采用机械配合人工的开挖。配置一台普通小型挖掘机，人工辅助开挖和清底，基坑开挖为施工中一个重要的工序，施工中应按照施工规范及设计要求操作。临时性挖方的边坡值应符合设计的规定。
3.3 袖阀管注浆加固
3.3.1 钻孔施工
（1）钻机就位后利用垂球结合水平尺检查钻机水平及钻杆垂直度。同时在钻孔钻进过程中对钻孔垂直度进行检查。钻机就位与设计位置偏差小于5cm，垂直偏差度小于1%。
（2）钻孔时采用比重为1.2～1.3（水：膨润土=1：0.36～0.58（重量比））的护壁泥浆。
（3）在钻孔过程中要做好记录，以供注浆作业参考。
（4）注浆孔开孔直径不小于108 mm，终孔直径不小于90 mm，孔口管采用直径76 mm，壁厚4 mm的热轧无缝钢管，管长3 m，孔口应埋设牢固，并有良好的止浆措施。
（5）为防止钻孔与注浆施工相互干扰和注浆时浆液串孔，钻孔按施工顺序进行。
（6）钻进过程中遇涌水或因岩层破碎造成卡钻时应停止钻进，进行注浆扫孔后再行钻进。
（7）钻孔顺序先外围后内部，从外围进行围、堵、截，内部进行填、压，同一排间隔施工。
3.3.2 注浆管安设和注浆孔封口作业
袖阀管的制作：袖阀管Φ50mm塑料管，由两部分组成，注浆段为带射浆孔的花管，注浆段以上为实管。花管每隔33cm（即每米3组）钻一组（6～8个孔）射浆孔，注浆孔呈梅花型布置，其外为长5一8cm的橡皮袖阀包裹。
每一钻孔完成后，利用钻机吸浆管将套壳料混和液（选用重量比为：水泥：膨润土：水=200：30：830）压入钻孔内，具体施工工艺为：将钻杆下到孔底，用泥浆泵将拌好的套壳料经钻杆孔注入孔内，将孔内泥浆全部置换出来。然后分节（每节4米）将袖阀管下入已填满套壳料的孔内，相邻两节袖阀管采用套箍联接，并用粘合剂粘接牢固。袖阀管接至地面后（应高出地面30cm），向袖阀管内灌满清水，然后用封口盖盖紧袖阀管管口。
孔内套壳料混合液已达到初凝后进行注浆孔封口作业。封口料采用C15细石混凝土掺入适量速凝剂，封口位置为注浆孔周围0.3m，深0.8m。
3.3.3 注浆施工
袖阀管安装完毕后，经监理工程师同意后就可注浆，注浆形式采用后退式注浆，如果岩层破碎容易造成坍孔时，可采用前进式注浆。
Ⅰ序注浆孔注浆施工
①、注浆芯管下放
袖阀管安设完成20～24小时后，下放注浆芯管，进行压密注浆。芯管采用2m一节Φ25镀锌钢管制成，节间用螺纹套管连接。
②、制浆
采用立式搅拌桶拌制0.8：1～1：1的水泥浆，根据试验室确定水泥和水玻璃的加入量，确定水泥和水玻璃每桶掺量。浆液拌好后必须过筛放入储浆桶，防止杂物进入浆管堵塞袖阀管。为使水泥浆不发生离析，储浆桶内设慢速搅拌装置。
③、浆液性能检验
用量筒在储浆桶内准确量取200ml水泥浆，倒入小塑料桶内，在试验室确定其性能。
对比设计与实际胶凝时间，必要时调整缓凝剂加入量来调整双液浆胶凝时间。
④、注浆
在浆液性能满足要求后，即可进行注浆施工。注浆时按设定注浆顺序进行，从下向上按步距（每步距0.5m）进行，注浆压力1.0～3.0MPa，通过注浆压力控制每步距注浆效果。 Ⅰ序孔以注浆量作为主要控制标准，在注浆量达到设定值后可进行下一步距注浆。
Ⅱ序注浆孔注浆施工
在与Ⅱ序孔相邻的Ⅰ序注浆孔注浆24h后进行Ⅱ序注浆孔注浆施工。Ⅱ序孔注采用双液浆液。为控制注浆扩散半径，内排压密注浆先采用0.5～0.8MPa低压慢注，然后采用2.0～2.4MPa定压压住，使浆液充分填充、加固土体空隙，增强抗渗能力。
终止注浆标准
终灌标准：在注浆压力（1.0～3.0MPa）下，注入量<1一2L/min，稳压15 min。在注浆过程中，应观察相邻注浆孔的返水、排水、冒浆情况，若周围有浆液冒出，说明注浆效果好。作为注浆记录，包括注浆压力、注浆量、水泥用量等。以地道和天桥结构监测值为控制标准，结构抬升值为3～5mm，即可停止注浆；注浆压力逐步提高，当达到设计终压并继续注浆10min以上。
封孔，在压密注浆结束后，向袖阀管内灌入水泥浆封孔。
3.4 原有承台植筋
土方开挖至原有承台，在原有承台上凿孔、植筋，植筋施工应满足以下要求：
（1）钻孔后应将孔内尘土清理干净；孔内应干燥、无积水。
（2）植筋用的粘结剂，应使用专门的灌注器或注射器进行灌注。灌注的方式不妨碍孔洞中的空气排出，灌注量应以植筋后有少许粘结剂溢出为宜。
（3）粘结剂完全固化前，不得触动所指钢筋。
3.5 钢筋工程、模板工程、混凝土工程
3.5.1 钢筋工程
进场钢筋按不同钢种、等级、牌号、规格及生产厂家分批验收，分别堆放，不得混杂，且应设立标志，钢筋堆置于钢筋棚内，若露天堆置应垫高加遮盖，并且按试验规程要求对钢筋原材料抗拉、抗弯、焊接、时效等原始数据统计，并报送监理，合格后进行钢筋加工及安装。
钢筋安装施工前，要求工地技术主管对施工操作人员进行书面技术交底，进行现场放样。安排质检员对钢筋进行抽检，特别是对钢筋搭接点、节点部位作重点检查，发现问题，及时处理。钢筋绑扎过程中，对复杂节点部位，按照设计图纸逐根就位的顺序，并要注明其先后顺序，减少返工。钢筋绑扎完成后，必须稳定可靠，禁止从高空向网片坠落材料或在其上堆放物体。
3.5.2 模板工程
施工前，對模板支撑系统进行详细设计、检算，并报监理审批，要充分保证支撑系统有足够的强度，刚度和稳定性，并且拆卸、安装方便，可重复使用。
3.5.3 混凝土工程
混凝土采用商品混凝土。结构施工前事先对搅拌站的混凝土质量，供应能力，原材料等进行详细调查，选择质量有保证的搅拌站。浇注前根据交通情况选择合适运输线路，确保砼供应畅通，连续浇注。混凝土的振捣采取定人、定岗、定责的方法，不漏振，不过振确保混凝土捣鼓密实。混凝土养护采用洒水覆盖养护，混凝土养护时间不少于14天。
3.6 施工监测
3.6.1 监测项目
在建筑物加固期间和盾构施工过程中应进行地表沉降建筑物（地道和天桥）沉降，建筑物（地道和天桥）位移与倾斜，建筑物（地道和天桥）裂缝，地下水位进行监测，具体监测情况如下：
隧道监控量测表
序号 监控项目名称 量测仪器及工具 测点布置 量测间隔时间
1～15天 16天～1个月 1～3个月 3个月以后
1 地表下沉 水准仪、水平尺等 每5米一个断面 1次∕天 1次∕2天 1～2次∕周 1～3次∕月
2 拱顶和隧底下沉 水准仪、水准尺、钢尺、
测杆等 每5米一个断面 1～2次∕天 1次∕2天 1～2次∕周 1～3次∕月
3 周边净空位移 各种类型收敛计 每5米一个断面 1～2次∕天 1次∕2天 1～2次∕周 1～3次∕月
4 建筑物（地道或天桥）沉降 水准仪、水平尺等 沿建筑物20～15mm，
且相邻柱位沉降差<0.2%L 1次∕天
5 建筑物（地道或天桥）
位移与倾斜 水准仪、经纬仪等 施工影响范围内的建筑物 1次∕天
6 建筑物（地道或天桥）裂缝 施工影响范围内的建筑物 1次∕天
7 地下水位 沿每栋建筑物周边间距
20～25m设置一个 1次∕天
3.6.2 监测资料的收集和信息反馈
坚持长期的、连续的、定人、定时、定仪器地进行收集资料，用专用表格做好记录，做到签字齐全，用计算机进行整理，绘制各种类型的表格和曲线图，对监测结果进行一致性和相关性分析，预测最终位移值，预测结构物的安全性，及时反馈指导施工。
3.7 施工注意事项
（1）施工前应对被托换桩施工图纸进行学习并与现场实际情况进行对比，当差异较大时，应立即通知设计、监理、业主等有关部门。
（2）施工前加强对地下管线的调查，施工中加强对管线的保护，影响施工的要同有关部门协调进行处理。
（3）必须保证对原有承台植筋的质量，确保原有承台与现有承台形成统一整体。
（4）必须确保注浆加固质量，增加土体整体型。
（5）施工中加强施工监测，确保施工安全。
4、结语
实践证明，地铁隧道穿越立交桥进行桩基托换，必须根据工程所处的地理环境和工程地质情况，针对工程特点，在确保道路行车安全和施工安全前提下，制定切实可行的施工方案和相关措施，制定详细的应急预案及监测方案，保证盾构机安全通过。
参考文献：
[1]卜建清，孙宁等.桩基主动托换技术进展[J].铁道建筑，2009（4）
[2]彭芳乐，孙德新等.地下托换技术[J].岩土工程界，12（6）
[3]谢婉丽，张林洪等.地基处理中的托换技术及应用[J].昆明理工大学学报，2001（2）
[4]叶书麟，汪益基.基础托换技术[M].北京：中国铁道出版社，1991
[5]本书编委会.地基处理手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1988