左线矿山法桥桩托换施工技术总结

左线矿山法桥桩托换施工技术总结

郑胜

（广州轨道交通建设监理有限公司广东广州510000）

摘要：文章结合广佛14标沙涌站~沙园站盾构区间隧道工程实例，总结了施工经验并对施工过程中遇到的问题提出了处理措施，处理效果较好，为以后类似工艺施工提供了借鉴和参考。

关键词：矿山法；交通主干道；桥桩托换；爆破控制

一、工程概况

广佛线施工14标【沙涌站～沙园站盾构区间】位于广州荔湾区芳村，工程由一个盾构区间、三个联络通道、4个洞门组成。左线隧道出沙涌站17m后随即下穿沙涌桥，并先后有9根沙涌桥桩基侵入隧道，其中4根Φ800mm，5根Φ1000mm，需进行桩基托换。因此自左线隧道起始里程ZDK22+916.125至桥桩侵入隧道结束里程ZDK22+979.5，总长63.375m段采用矿山法施工并进行洞内桩基托换。其中ZDK22+916.125~ZDK22+933.125段长17米无桥桩段采用A型断面施工，ZDK22+933.125~ZDK22+979.5长46.375米桥桩段采用B型断面施工，最大开挖跨度为8600mm。

二、施工方案确定背景及技术难点

2.1施工方案确定背景

沙涌站原设计为2层车站，后来更改为3层换乘车站，位置进行了调整，调整后使本区间隧道需要穿过位于芳村大道上的沙涌桥。根据沙涌桥的调查资料和区间设计图进行对比时发现沙涌桥的桩基侵入隧道结构，从现场实际、工期、投资等多方面考虑，经过各种方案设计筛选，最终确定采用矿山法将桩基进行托换，托换完成后盾构空推拼管片通过。

2.2施工技术重难点

1、沙涌桥无正式的竣工图、竣工验收等资料，给施工造成较大困难，存在较大施工风险；

2、本地区首例采用该工法进行桥桩托换，缺乏可利用施工经验；

3、矿山法隧道地表是交通繁忙的芳村大道，管线较多，施工安全影响大，因此施工沉降控制要求较高；

4、洞内爆破施工存在较大风险，对桥桩做好保护是重难点；

5、矿山法隧道最大开挖跨度为8600mm，初支及二衬结构施工存在较大困难。

三、矿山法桥桩托换工法的应用

3.1总体施工技术概述

总体施工流程如下：

初支施工桥桩穿钢筋二衬施工洞内截桩

3.1.1初支及开挖施工

矿山法隧道开挖方法采用上、中、下三台阶开挖，台阶长度为3米。初期支护采用在拱墙设置Φ22砂浆锚杆+钢筋网+格栅钢架+喷射混凝土施工，采用机械及爆破方式进行开挖。

3.1.2桥桩穿钢筋

隧道初支施工完成后，使用水钻在桥桩上对应二衬结构位置钻孔洞（Φ50/Φ70/Φ80三种尺寸），然后穿入二衬钢筋。

3.1.3二衬结构施工

首先使桥桩所穿钢筋与隧道二衬结构钢筋相连结，然后绑扎完成二衬结构钢筋，最后立模并浇筑二衬混凝土。

3.1.4洞内截桩

二衬施工完成且混凝土达到设计强度后开始进行截桩施工。

四、矿山法桥桩托换施工技术及控制要点

4.1初支及开挖施工

由于地质较硬，需采用机械开挖和爆破开挖相结合的方式进行，爆破分上中下三台阶开挖，对于强度较低的强风化岩石采用挖掘机直接开挖装车外运；对于强度中等的中风化岩石则先采用PC120型挖掘机配液压破碎头对岩体进行破碎，然后使用挖掘机开挖并装车外运。

4.1.1爆破施工主要控制措施

中、下台阶主要以<8>、<9>号地层为主，需要进行爆破开挖施工，所以对桥桩的保护是施工的重点。为了确保爆破施工及桥桩的安全，在施工过程中主要采取如下措施：

1、采取“短进尺、弱爆破”的方式进行施工

要求每次爆破用药量控制在10kg以内，孔深控制在1.2m以内，桥桩2m范围内严禁爆破，并且每次爆破都对桥桩做好临时加固保护措施，保护措施为对已经暴露的桥桩部分采用走道板包裹；

2、严格执行爆破令制度

为了确保爆破施工安全，在爆破施工过程严格实施了爆破令制度。主要步骤可总结为：钻孔—申请领取炸药—监理确认钻孔深度及炸药用量—爆破专业分包人员装药—人员清场—信号员发出确认信号—实施爆破—分包专业技术人员确认爆破情况及效果—通风30分钟以上—封闭解除

3、采用静态爆破法施工

为了对桥桩实施更好的保护，在隧道内桥桩附近2m范围及桥桩底部岩体采用静态爆破法施工，施工效果良好并使桥桩得到了良好的保护。

4.1.2桩底基岩的保护措施

根据桥桩桩底标高和隧道底部设计标高判断，部分桥桩是吊脚桩，故B型断面开挖过程中，对于桩底位于隧道断面以内的部分桥桩，距桩中心半径1.0m范围内的桩底基岩暂不开挖，用作支承桥桩，待截桩后再挖除预留基岩。为了保护该部分桥桩，沿隧道纵向于每根桥桩底部打设2根注浆孔，灌注水泥浆（水灰比1:1）进行桩底地层加固，以保证桩端持力层满足桥梁桩基承载力需要。

4.2矿山法隧道二衬施工

1、桥桩托换设计

根据桥桩与隧道的关系以及现场施工条件，桥桩托换设计了两种方式，分别是纵向托换和环向托换。其中纵向托换是指对桥桩预先在隧道二衬结构位置沿隧道纵方向进行钻孔穿二衬钢筋（Φ32钢筋），然后该桥桩穿孔钢筋与二衬结构紧靠桥桩的前后两道环向暗梁进行锚固。环向托换是指对桥桩预先在隧道二衬结构位置沿隧道环向方向进行钻孔穿二衬钢筋（Φ32钢筋），然后该桥桩穿孔钢筋与二衬结构环向主筋相连接。

2、桥桩托换方式及与隧道关系

考虑到施工方便和作业可操作性，桥桩托换主要采用环向和纵向托换两种，即位于隧道中心的采用环向托换，位于隧道边缘的采用纵向托换。

1）纵向托换桥桩穿钢筋设计

二衬施工过程中使用水钻在桥桩上相应位置钻Φ80mm孔洞，每个钻孔供3根32钢筋穿过，每处钻孔完成后立即将钢筋穿过钻孔，并使用高压空气将钻孔内吹干后填充M15微膨胀水泥砂浆，钢筋穿过桥桩后钢筋前后两端锚入二衬钢筋内长度不小于35d（1120mm）。

2）环向托换桥桩穿钢筋设计。

二衬施工过程中使用水钻在桥桩上二衬内排钢筋对应位置钻Φ70mm孔洞，外排钢筋对应位置钻Φ50mm孔洞，钻孔数量分别为Φ800mm桥桩钻孔4个，Φ1000mm桥桩钻孔5个。钻孔布置及钻孔顺序详见下图所示。迎土侧每个钻孔供1根二衬主筋穿过，背土侧每个钻孔供2根二衬主筋穿过。每处钻孔完成后立即将钢筋穿过钻孔，并使用高压空气将钻孔内吹干后填充M15微膨胀水泥砂浆。

4.3隧道B型断面二衬主体结构施工

矿山法隧道共长63.375米，始发段开始前17米为A断面无桩段，后46.375m为B型断面有桩段，有桩段需进行二衬施工，主要分4个施工区段进行二次衬砌施工模筑衬砌（含桩基托换结构），采用700mm厚C40.P10钢筋混凝土结构。当B型断面开挖完成后，为了确保掌子面稳定，需设置20cmC20喷射混凝土加Φ10玻璃纤维筋网进行封堵，间距为25cm*25cm。

1、钢筋工程

有桥桩段背土侧主筋是Φ32＠100，迎土侧主筋是Φ28＠200，水平筋是Φ16＠200；无桥桩段背土侧主筋是Φ25＠100，迎土侧主筋是Φ28＠200，水平筋是Φ14＠200。

2、模板工程

二衬施工模板采用钢模板。模板支撑架立杆间距900X600mm，沿隧道断面横向间距900mm，沿隧道纵向间距600mm，水平杆步距900mm。立杆与水平杆之间采用直角扣件连接。脚手架设纵、横向扫地杆，其中纵向扫地杆距立杆底端200mm，横向扫地杆紧靠纵向扫地杆下方设置。模板支撑架设纵、横向剪刀撑，其中横向剪刀撑沿纵向间距8m布置，纵向剪刀撑沿隧道两侧共两排连续布置，剪刀撑斜杆与其相交的立杆、水平杆采用螺旋扣件连接固定，斜杆与地面倾角控制在45°~60°之间。

3、混凝土浇筑

混凝土浇筑采用泵送C40.P10混凝土，混凝土设计坍落度为20±2cm。衬砌模板安装过程中预留混凝土浇筑窗口，用于混凝土下料及振捣作用，待混凝土浇筑面达到窗口底部时再关闭窗口。每施工区于隧道两侧拱底、拱墙、拱顶分别预留3处窗口，于隧道拱顶设置混凝土浇筑管。

4.4隧道内桥桩截桩施工

下穿沙涌桥段矿山法B型断面隧道二衬施工即桩基托换完成，且结构混凝土达到设计强度后，对侵入隧道净空内的桥桩进行截除，截桩前需设置临时钢支撑对桥桩四周进行保护。截桩施工顺序为由洞口向洞内方向进行，截桩施工遵循“先截断，再外运，后破碎”的原则。

五、桥桩托换后隧道洞内及洞外地面监测及成果

桥桩托换过程中，要求承包商项目部测量人员加强对桥梁地表沉降监测、隧道拱顶沉降监测，第三方监测单位进行应力、应变、收敛和沉降监测。从监测结果分析，均在允许值范围内，说明截桩后整体变化很小，相对还是很稳定。通过量测结果数据分析，说明相对于截桩前，截桩后沉降都很小，整体相对稳定，本次桥桩托换施工非常成功。

六、结语

随着地铁工程的快速发展，需要更多成熟的工艺来支持，经过各参建单位历时大约7个月时间的共同努力，成效显著，从桥桩托换施工工艺方面而言，联系实体工程进行总结，初步形成了一套完整的桥桩托换施工技术经验，为以后的类似工艺施工提供借鉴和参考。