[廣東]地鐵代表性樁基托換工程技術(shù)詳解57頁（PPT 圖文并茂）

1、2022/7/22-1-XX地鐵百貨廣場樁基托換工程 2022/7/22-2-樁基托換國內(nèi)外現(xiàn)狀序號 項 目代表性工程XX地鐵日本京都地鐵廣州地鐵1 托換樁軸力5850kN 2000 kN18900 kN2托換樁直徑800mm2000mm3最大頂升值0.68mm3.5mm1mm4最大沉降值3.2mm8.5mm3mm 國內(nèi)外樁基托換工程不乏先例，經(jīng)查詢國內(nèi)外相關(guān)期刊雜志、技術(shù)資料和科技情報檢索，美國、英國、維也納、意大利、日本東京和我國的地鐵、城市隧道建設(shè)都曾遇到樁基托換問題，其中較有代表性的有日本京都地鐵車站和廣州地鐵樁基托換。 2022/7/22-3-工程概況2022/7/22-4-2022

2、/7/22-5-2022/7/22-6-2022/7/22-7-XX地鐵一期工程由于地鐵車站站位的規(guī)劃要求，區(qū)間隧道線位從華中酒店、百貨廣場、廣深鐵路橋、人民橋等四座建（構(gòu)）筑物下穿過，需要對影響樁基進行托換。其中，百貨廣場樁基托換最具代表性，托換高層建筑地上22層、地下3層，需要托換樁基6根，被托換樁基最大承重柱軸力1890噸，托換期間最小也超過8000噸，是目前世界上托換建筑層數(shù)最多、單樁托換荷載最大的工程，是極其復(fù)雜、極具挑戰(zhàn)性的工程，受到國內(nèi)工程界的極大關(guān)注。 工 程 概 況2022/7/22-8-百貨廣場樁基托換截樁2022/7/22-9-工 程 概 況2022/7/22-10-新樁

3、托換大梁22層百貨大樓千斤頂重疊隧道百貨廣場樁基托換示意圖工 程 概 況2022/7/22-11-2022/7/22-12-2022/7/22-13-2022/7/22-14-2022/7/22-15-2022/7/22-16-2022/7/22-17-2022/7/22-18-柱齒槽+錨筋+預(yù)應(yīng)力梁柱節(jié)點安全、無滑移XX地鐵一期工程的亮點2022/7/22-19-預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土大梁預(yù)應(yīng)力托換梁剛度大、強度高XX地鐵一期工程的亮點2022/7/22-20-托換大梁XX地鐵一期工程的亮點2022/7/22-21-千斤頂設(shè)置安全支墊位移控制精度 為0.1mm托換新樁與托換梁節(jié)點XX地鐵一期工程的

4、亮點2022/7/22-22-2022/7/22-23-按設(shè)計軸力分20級頂升而后卸載至40%設(shè)計軸力，分步截樁托換梁頂升與截樁XX地鐵一期工程的亮點2022/7/22-24-被托換樁XX地鐵一期工程的亮點2022/7/22-25-樁基托換主要設(shè)計思路及設(shè)計難點樁基托換的關(guān)鍵是荷載轉(zhuǎn)換和變形控制，二者構(gòu)成了樁基托換的核心；按照變形控制程度的不同，托換實施方案可以分為主動托換和被動托換兩種形式。2022/7/22-26-主動托換托換樁切除之前對新樁和托換結(jié)構(gòu)施加荷載，使需要托換的柱在上頂力的作用下，隨托換大梁一起上升，通過預(yù)加載消除部分新樁和托換結(jié)構(gòu)的變形，使托換樁和結(jié)構(gòu)的變形可以控制在較小的范

5、圍。因此主動托換的變形控制具有主動性；主動托換適用于托換建筑物托換荷載大、變形控制要求嚴(yán)格，需要通過主動的變形調(diào)節(jié)來保證變形要求。2022/7/22-27-被動托換依靠托換結(jié)構(gòu)自身的截面剛度，在托換結(jié)構(gòu)完成后將托換樁切除，直接將上部荷載通過托換梁傳遞到新樁，而不采取其它調(diào)節(jié)變形的措施。上部建筑物的沉降由托換結(jié)構(gòu)承受變形的能力決定，變形不具有控制性；被動托換適用于托換建筑物托換荷載小、變形控制要求不甚嚴(yán)格。 2022/7/22-28-樁基托換風(fēng)險控制識別托換風(fēng)險因子 托換結(jié)構(gòu)變形控制托換大梁與柱節(jié)點抗滑移托換大梁的預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系及徐變影響托換新樁與既有托換樁的近接影響暗挖隧道對托換結(jié)構(gòu)影響202

6、2/7/22-29-托換方案的確定百貨廣場、樁基托換與暗挖隧道的相互關(guān)系托換柱編號TZ77TZ59TZ58TZ39TZ38TZ24托換樁直徑(m)1.82.02.02.01.81.8托換梁跨度(m)9.911.711.210.59.310.1隧道與托換新樁距離mm 150500390560200200隧道與底板最小距離mm約1500百貨廣場地下室凈高mm30002022/7/22-30-托換梁設(shè)置位置選擇將托換梁置于地下三層底板上和置于底板下兩個方案，但因底板下方案在地下洞室內(nèi)操作，施工技術(shù)復(fù)雜、操作難度大而放棄，最終選擇了將托換梁置于地下三層底板上的方案。利用百貨廣場地下三層空間放置托換梁。

7、施工操作方便，監(jiān)測易操作，新舊結(jié)構(gòu)連接措施易于保證，托換技術(shù)難度相對減??；但將永久占用部分地下室空間。2022/7/22-31-托換方案的確定考慮托換樁的軸力較大，變形要求高，托換梁受地下室空間限制，如采用被動托換將難以控制托換結(jié)構(gòu)及百貨廣場建筑物的變形；因此選擇了主動托換方案。2022/7/22-32-托換施工工序的確定施作新樁，（擋水帷幕、成孔、灌注新樁）。施筑托換梁及梁柱節(jié)點（梁內(nèi)施加預(yù)應(yīng)力）。樁頂與托換梁之間分級逐步預(yù)加頂力，完成力的轉(zhuǎn)換和樁的初步沉降變形，然后在托換梁與托換新樁之間設(shè)置支架。分級逐步切除舊樁，控制沉降值，直至舊樁全部切除；此時需要保留千斤頂頂升的可操作性。暗挖隧道施工

8、的每一循環(huán)中，控制沉降、變形值，直至暗挖隧道施工完成。拆除千斤頂、連接托換梁與新樁間，形成整體結(jié)構(gòu)，完成托換。2022/7/22-33-樁基托換變形控制確定合理的柱端變形值，保持柱端變形始終控制在允許的頂升量和沉降量范圍之內(nèi)；利用結(jié)構(gòu)受力與變形的關(guān)系，擬定變形警戒值，主動調(diào)控托換梁的受力；加強施工監(jiān)控，信息化施工，是托換結(jié)構(gòu)安全可靠的關(guān)鍵。 2022/7/22-34-上部結(jié)構(gòu)變形控制依據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范明確規(guī)定了框架柱端沉降差混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范明確規(guī)定了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的允許裂縫寬度和撓度值。鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程明確規(guī)定了高層建筑的水平變形、層間位移、總位移、傾斜值也有。2022/

9、7/22-35-有限元計算有限元軟件的選用；確定邊界條件；使用荷載的確定（施工期間不計地震） ，托換梁剛度計算托換施工和使用工況 48 種荷載組合進行計算。2022/7/22-36-三維有限元計算模型 2022/7/22-37-托換結(jié)構(gòu)與上部結(jié)構(gòu)共同作用時的變形和內(nèi)力柱端下沉對本柱和鄰柱軸力影響節(jié)點號（柱號）8(3)11(4)16(7)17(8)22(11)23(12)平衡下沉位移值(mm)1.661.712.482.581.742.99下沉后軸力值(KN)9920102601136011950520013160柱端原始軸力(KN)1190012400155001650011500189002

10、022/7/22-38-柱端下沉3mm時軸力的變化 下沉柱影響柱原始軸力（KN）影響后軸力（KN）3412400133008165001800043119001295078165001690012189002292083119001370071550015700111218900199702022/7/22-39-反頂 1mm 時柱軸力的變化本柱軸力受影響柱反頂柱反頂前反頂后柱號反頂前反頂后3119001343041240012020816500157004124001411031190011480715500177008165001638012189001799081650018800311

11、9001078071550014300111150016100121890017700121890021370715500143601111500103002022/7/22-40-其它影響變形的風(fēng)險因素梁柱節(jié)點滑移；千斤頂拆除時壓力接觸點的材料局部彈性壓縮變形；托換新樁變形；托換梁予應(yīng)力鋼筋的松弛；托換梁受力鋼筋與混凝土間的粘結(jié)滑移；混凝土徐變；暗挖隧道通過時地基變形。 2022/7/22-41-變形控制值的確定根據(jù)托換柱彈性變形的理論值，計入影響變形的不利因素，并本著從嚴(yán)控制的原則，確定各托換柱下沉3mm作為最大位移控制值；根據(jù)托換柱的豎向移動剛度，因此上頂值控制在1mm以內(nèi)。2022/7

12、/22-42-變形控制值下各柱最大控制內(nèi)力柱號MmaxNmaxQmax1-2平面1-3平面1-2平面1-3平面342894113700-270-4604-55821514110330-46.9729198219800-145-4738281-2891880013014411143094.616100-729-50.112305666199501523232022/7/22-43-托換大梁設(shè)計托換梁采用尺寸為高2200mm，寬3200mm。計算采用專用結(jié)構(gòu)計算。并采用縱橫預(yù)應(yīng)力設(shè)計。采用空間結(jié)構(gòu)分析軟件對托換柱連接處單獨分析。2022/7/22-44-托換梁縱向預(yù)應(yīng)力鋼束布置圖2022/7/22

13、-45- 托換梁橫向預(yù)應(yīng)力鋼束布置圖 2022/7/22-46-托換梁普通鋼筋布置圖2022/7/22-47-新樁與既有建筑物樁基影響托換新樁施工引起地層擾動，削弱既有樁基承載力，增大樁基變形；托換新樁施工造成地下水流失，造成樁基沉降2022/7/22-48-重疊隧道施工對托換新樁的影響 新樁不對稱單側(cè)最大軸力可以達(dá)到1375噸隧道斷面高度大，多次擾動土體，引起樁周摩阻力削弱；隧道距離托換新樁及既有樁距離?。?50mm560mm），開挖時將釋放托換樁側(cè)向抗力，使托換樁內(nèi)力多次轉(zhuǎn)換，托換樁側(cè)向變形增大；隧道開挖后，由于地下水的流失，造成樁基沉降等 2022/7/22-49-重疊隧道設(shè)計施工對策及

14、措施采用短進尺、強支護，減小土層擾動通過樁基托換段的重疊隧道采用了500mm密排鋼格柵，開挖進尺不大于2m的短進尺；采用仰拱及時封閉、鋼支撐及時架設(shè)，加強對托換新樁的側(cè)向約束；采用超前注漿，減小地下水的流失隧道開挖前須對地層進行超前注漿堵水，2022/7/22-50-托換梁與新樁節(jié)點 托換梁要滿足500噸級千斤頂?shù)木植砍袎阂?；千斤頂?yīng)具有自鎖裝置；托換施工過程節(jié)點應(yīng)設(shè)置安全支墊，實現(xiàn)千斤頂?shù)木S修、拆除等；托換千斤頂頂升、安全支墊的升降均要滿足0.1mm的位移控制精度。托換梁內(nèi)預(yù)留了連接新樁的鋼筋，澆筑混凝土，形成固接。 2022/7/22-51-托換梁與柱節(jié)點設(shè)計 新舊混凝土之間的企口咬合力

15、及抗剪銷拴所組成托換柱梁間新舊混凝土摩阻力結(jié)點抗剪力理論計算主要按企口、預(yù)應(yīng)力提供摩阻抗力、銷栓筋三部分進行。圖1.4-15梁柱企口構(gòu)造2022/7/22-52-科 研 驗 證 科研理論分析研究科研模型試驗研究 分別進行了室內(nèi)1/4模型試驗和現(xiàn)場1/4、1/2模型試驗，科研模型試驗對節(jié)點抗滑移能力、托換施工工序進行了進一步的驗證 。2022/7/22-53-室內(nèi)1/4模型試驗結(jié)論室內(nèi)1/4模型試驗表明托換梁柱節(jié)點采用企口、植筋及施加預(yù)應(yīng)力的綜合處理措施，滿足樁基托換受力要求，并具有較大的安全系數(shù)。2022/7/22-54-現(xiàn)場1/4及1/2模型試驗結(jié)論1/2梁柱接頭與1/4梁柱接頭抗剪試驗的結(jié)果吻合，表明采用企口+錨筋+預(yù)應(yīng)力的接頭方案，接頭初始滑移安全系數(shù)1.8；試驗結(jié)果表明，在彎剪的共同作用下接頭初始滑移安全系數(shù)為1.8；預(yù)應(yīng)力托換大梁的開裂安全系數(shù)為1.5；托換大梁兩端千斤頂與大梁接觸處梁體的局部受頂升荷載帶來的超壓也是安全的。2022/7/22-55-信息化設(shè)計與施工要求信息化設(shè)計與施工的監(jiān)控量測控制標(biāo)準(zhǔn)信息化設(shè)計與施工的監(jiān)控量測控制項目被托換柱及相鄰柱監(jiān)測托換建筑物梁板應(yīng)力監(jiān)測建筑物沉降和建筑物傾斜監(jiān)測施工現(xiàn)場測試2022/7/22-56-樁基托換取得的