深圳地鐵截樁工程概況

　　1．1 概述
深圳地鐵一期工程由一號(hào)線西段和四號(hào)線南段組成，一號(hào)線從羅湖站至世界之窗站，線路長(zhǎng)17.387km，四號(hào)線從皇崗站至少年宮站，線路長(zhǎng)3.39km ，共包括19個(gè)車站，工程總概算為115.5億元人民幣。
深圳地鐵一期工程環(huán)境條件極為復(fù)雜，深圳地鐵公司在規(guī)劃設(shè)計(jì)一開始就十分重視以人為本的設(shè)計(jì)理念，以方便乘客出行為宗旨，改傳統(tǒng)的“怎么好建怎么建”為“怎么好用怎么建”。因此，在建設(shè)中遇到了很多技術(shù)難題。如：一號(hào)線羅湖至大劇院站穿過深圳老商業(yè)區(qū)、高樓林立，空間狹窄，為了滿足在老街設(shè)站的規(guī)劃要求，為了減少拆遷、節(jié)省工程投資，我們不得不采用重疊隧道方案。國(guó)貿(mào)?老街區(qū)間單洞雙層隧道直接穿過百貨廣場(chǎng)22層樓，需要進(jìn)行六根樁基托換。該樁基托換工程的最大托換軸力達(dá)1890 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。如果不能攻克大軸力樁基托換技術(shù)難題，地鐵一期工程1號(hào)線將不得不改變線路，加大拆遷，不僅會(huì)增加工程投資，降低服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。為此，深圳地鐵公司組織各方力量，克服困難，精心策劃。多次組織有關(guān)專家進(jìn)行深入研究、經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，反復(fù)論證，最終決定實(shí)施百貨大樓樁基托換工程。
通過調(diào)研，百貨廣場(chǎng)大軸力樁基托換工程具有三大技術(shù)難題：1、迄今為止，國(guó)內(nèi)外地鐵、地下工程中的樁基托換工程最大軸力僅為585噸。而百貨廣場(chǎng)所需托換軸力在1200噸-1890噸之間；而且，由于線路走向的限制，導(dǎo)致托換梁-柱斜交、偏載接頭受力復(fù)雜；因此，必須首先解決托換梁與被托換柱之間的接頭型式設(shè)計(jì)；2、大軸力樁基托換工程難度大、技術(shù)要求高、工序復(fù)雜、毫厘的偏差，就可能引起災(zāi)難性后果；因此，必須制定嚴(yán)密的施工工藝、施工技術(shù)參數(shù)和監(jiān)測(cè)方案，充分實(shí)現(xiàn)信息化施工；3、工程地質(zhì)復(fù)雜及地下水位高，且托換工程處在地下室三層，操作空間狹小，托換新樁（人工挖孔樁）施工難度大。
深圳地鐵公司通過嚴(yán)格招標(biāo)程序，組建了科研、設(shè)計(jì)、施工的聯(lián)合攻關(guān)小組，中國(guó)鐵道科學(xué)研究院以其雄厚的技術(shù)力量，鐵道第二設(shè)計(jì)院以豐富的地下工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，中鐵隧道局和魯班公司聯(lián)合體以精湛的施工技能承擔(dān)了該項(xiàng)目的聯(lián)合科研功關(guān)任務(wù)。主要研究?jī)?nèi)容：
　　1、采用1/4模型試驗(yàn)研究，分析不同類型梁?柱接頭的受力特征，確定梁?柱接頭型式和構(gòu)造細(xì)節(jié)，用于托換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。再通過1/2模型試驗(yàn)檢驗(yàn)?zāi)Ｐ捅壤某叽缧?yīng)。模擬樁基托換過程中托換結(jié)構(gòu)的受力變形特征及荷載分配關(guān)系，確定托換施工參數(shù)和施工工藝。以便解決梁柱-接頭技術(shù)難題。
　　2、如何制定施工過程中的沉降控制標(biāo)準(zhǔn)，是致關(guān)重要的。經(jīng)過詳細(xì)研究和計(jì)算分析。在樁基托換過程中被托換柱須控制在上升不超過1毫米、沉降不超過3毫米為正常工作范圍內(nèi)；在重疊暗挖隧道開挖過程中，最大沉降控制在8毫米以內(nèi)。
　　3、采用現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)研究，確定雙液化學(xué)注漿參數(shù)及截水效果。在高承壓水狀態(tài)下施作人工挖孔樁等關(guān)鍵問題。
　　4、為了嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)柱的變形、確保建筑物安全，決定采用主動(dòng)托換技術(shù)進(jìn)行樁基托換。

　　1．2 實(shí)施過程
1999年10月鐵道第二設(shè)計(jì)院的初步設(shè)計(jì)通過評(píng)審，為了驗(yàn)證托換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，北京鐵科院根據(jù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行1/4梁-柱接頭模型試驗(yàn)；初步確定采用 “企口+錨筋+預(yù)應(yīng)力”梁-柱接頭型式。2001年2月至5月，地鐵公司再次組織進(jìn)行了1/2梁柱節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度模型試驗(yàn)和1/4整體模型試驗(yàn)，從而解決了梁柱接頭技術(shù)難題。同時(shí)，在托換工程開始前，在百貨廣場(chǎng)樁基托換工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的雙液化學(xué)注漿截水帷幕原位試驗(yàn)研究取得了成功，從而解決了人工挖孔樁截水帷幕難題。
深圳地鐵公司對(duì)工程的實(shí)施進(jìn)行了精心策劃，組織鐵道第二勘察設(shè)計(jì)院、鐵道部科學(xué)研究院、中鐵隧道集團(tuán)聯(lián)合魯班公司的眾多專家、技術(shù)人員對(duì)每一個(gè)計(jì)算模式、分析結(jié)果、施工工藝、操作細(xì)節(jié)等逐一研究論證，為百貨廣場(chǎng)樁基托換工程的順利進(jìn)行打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為了確保樁基托換工程的萬(wàn)無(wú)一失，針對(duì)主動(dòng)托換技術(shù)特點(diǎn)，各方面積極采取相應(yīng)措施。
在實(shí)施過程中建立了第三方監(jiān)測(cè)制度，即除施工方進(jìn)行施工監(jiān)測(cè)外，科研單位將采用國(guó)際先進(jìn)的、高精度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備和儀器，對(duì)樁基托換全過程主要構(gòu)件的應(yīng)力及變形、樁柱沉降及環(huán)境狀態(tài)變化情況進(jìn)行了24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，獲取了科學(xué)、客觀、真實(shí)的數(shù)據(jù)，全面推行信息化施工。
地鐵公司、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、科研和施工等單位抽調(diào)技術(shù)骨干，成立了百貨廣場(chǎng)樁基托換技術(shù)功關(guān)小組，及時(shí)準(zhǔn)確的分析監(jiān)測(cè)信息并指導(dǎo)下一步工序施工。專家組對(duì)樁基托換各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了充分的論證，并對(duì)《樁基托換實(shí)施方案、監(jiān)測(cè)方案》進(jìn)行了嚴(yán)格評(píng)審，對(duì)監(jiān)控和操作等所有參加本項(xiàng)工程人員進(jìn)行了充分的、細(xì)致的技術(shù)交底和技術(shù)培訓(xùn)工作，在正式截樁前，對(duì)監(jiān)測(cè)儀表、千斤頂和托換單元結(jié)構(gòu)進(jìn)行了嚴(yán)格的檢查。
2002年3月5日，在地鐵公司的領(lǐng)導(dǎo)組織下，在中國(guó)國(guó)際咨詢公司、鐵道第二勘察設(shè)計(jì)院、鐵道部科學(xué)院、中鐵隧道集團(tuán)聯(lián)合??廣州魯班公司聯(lián)合體及相關(guān)單位的密切配合下，開始了科研示范樁（第一根樁）頂升加載工作，在每一道工序結(jié)束后，專家組立即在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行分析，研究和指導(dǎo)下一道工序施工。2002年3月12日，第一根樁即示范樁被順利截?cái)啵@標(biāo)志著大軸力樁基托換技術(shù)在深圳地鐵取得初步成功，百貨大樓樁基托換進(jìn)入全面施工階段，其主要施工步驟如下：
第一步、采用雙液化學(xué)注漿法實(shí)施截水帷幕工程，消除新樁施工工程受到高壓水的影響，建立沉降觀測(cè)點(diǎn)并進(jìn)行測(cè)檢；
　　第二步、在暗挖隧道兩側(cè)，各施工一根托換新樁，直徑為2.0米、深25米的人工挖孔樁，施工樁頂擴(kuò)大梁帽；
　　第三步、在被托換柱與設(shè)計(jì)的托換大梁結(jié)合部加工企口槽，植入鋼筋，采用（企口+鋼筋+雙向預(yù)應(yīng)力）梁柱節(jié)點(diǎn)型式，將被托換柱“包死固接”。
　　第四步、在托換新樁頂上方一定位置施工現(xiàn)澆一根混泥土預(yù)應(yīng)力托換大梁，梁高2.2米、寬3.2米；
　　第五步、在新樁樁帽和托換大梁之間安置千斤頂，利用千斤頂對(duì)托換大梁進(jìn)行多級(jí)加載至1~1.2倍的托換軸力，目的是使新樁在短時(shí)間內(nèi)完成沉降并可初步檢驗(yàn)柱節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度。當(dāng)新樁完成沉降后，逐步卸載至40%左右托換軸力，頂升力及卸載終止根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息可做調(diào)整；
　　第六步、然后逐步截樁，使被托換柱的軸力逐步轉(zhuǎn)換到新樁上。
　　在以上六個(gè)步驟的樁基托換施工中，柱頂沉降及托換大梁的應(yīng)力狀態(tài)及其周邊環(huán)境的影響，全在預(yù)測(cè)、可控范圍內(nèi)根據(jù)監(jiān)測(cè)信息，即時(shí)調(diào)整施工技術(shù)參數(shù)，充分實(shí)現(xiàn)信息化施工。
為了確保后續(xù)5根樁托換成功，深圳地鐵公司又組織專家對(duì)鐵科院深圳研究設(shè)計(jì)院提出的研究示范樁技術(shù)總結(jié)報(bào)告中的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行分析論證。緊接著TZ77、TA38、TZ58、TZ39四根樁基依次完成了截樁施工。4月25日，百貨廣場(chǎng)樁基托換工程第6根樁，也就是最大達(dá)1890噸的樁基TZ59也順利的截?cái)啵?根樁基托換過程中，各被托換柱及周邊所有柱的沉降均控制在+1~-3mm范圍內(nèi)，在暗挖隧道通過后，百貨廣場(chǎng)既有結(jié)構(gòu)柱發(fā)生了約7毫米的沉降，而主動(dòng)托換的新樁只發(fā)生了約2.7mm的沉降，原樁和新樁之間最大沉降差為4毫米，主動(dòng)托換的新樁均被控制在允許標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，確保了托換結(jié)構(gòu)和既有建筑物的安全。樁基托換宣告成功。