大跨度桥梁桩基托换设计研究应用
地铁隧道穿越桥梁桩基的托换施工技术应用
地铁隧道穿越桥梁桩基的托换施工技术应用发布时间：2022-01-24T05:58:34.332Z 来源：《建筑设计管理》2021年19期作者：何靖[导读] 地铁在城市地下建设，无法避免穿越建筑和桥梁问题，需在施工过程中，使用托换施工技术，以减少地铁何靖43010319860128****摘要：地铁在城市地下建设，无法避免穿越建筑和桥梁问题，需在施工过程中，使用托换施工技术，以减少地铁隧道建设对上层建筑物的影响。
其在地铁隧道穿越桥梁桩基托换施工中的运用，对托换施工技术的要求较高，该项技术的应用情况，影响着桥梁今后投入使用后的安全性和使用寿命。
因此，需要引起施工技术人员的高度重视，对每个施工技术使用环节进行精准的掌控，并采取严格的技术管控措施，以确保桩基托换的高质量施工。
关键词：地铁隧道；穿越桥梁桩基；托换施工地铁隧道在建设过程中，有时需要穿越上方桥梁的桩基，这对于地铁隧道施工以及桥梁的安全性都有着一定的影响，需要采用托换施工技术，对桥梁的桩基进行加固，形成对桥梁的保护性作用，并促使地铁隧道的安全穿越。
本文以某个城市的地铁隧道穿越桥梁桩基的工程为例，对托换施工中的新桩施工、顶升施工、钢托换梁施工、截桩施工等技术进行了论述，以期作为地铁托换施工中的参考。
1.工程实例以某城市的地铁工程为例，在工程建设中需要暗挖隧道，并且需要穿越桥梁桩基，该桥梁为混凝土结构，并有多孔连续板，厚度为0.80m，跨径是（14+20+20）m，桥基础孔桩桩长为8m，桩径为1.3m，矩形墩柱是1.4×1.0m，承台为7×3m，孔桩与隧道距离较近，需要对其进行托换施工，以为隧道施工提供便利，并提高桥梁运行的安全性。
2. 桩基托换施工分析针对托换的承台构建一个新的受力体系，首先在其两侧各设置一根新桩，新桩的桩顶需要扩大头，然后在桩顶上安装钢托换梁，并在两者之间采用千斤顶，将钢托换梁放置在原承台底面，使用千斤顶将钢托换梁顶起，稳定之后，拆除旧桩基，最后进行混凝土浇筑施工，建设一个新的承台，从而完成桩基托换作业。
桩梁托换技术在地基基础加固中的运用分析
桩梁托换技术在地基基础加固中的运用分析发表时间：2020-11-20T14:39:20.920Z 来源：《建筑实践》2020年20期作者：郭道通[导读] 随着我国建筑行业发展速度越来越快，为提高建筑行业的竞争力郭道通山东建固特种专业工程有限公司山东济南250014摘要：随着我国建筑行业发展速度越来越快，为提高建筑行业的竞争力，必须要提高建筑的安全性和质量，应不断提高地基的基础加固技术。
本文就桩梁托换技术在地基基础加固中的运用进行分析，阐述该技术的施工方案设计和施工流程，以期为相关建筑工程人员提供有益参考。
关键词：桩梁托换技术；地基加固技术；加固法引言：经济的不断发展使得我国的建筑行业的建筑水平也在不断地提升，为了给人们提供安全性能更高、居住环境更加适宜的建筑，施工单位应不断的探索新型有效的建筑技术，为提高建筑地基的稳固性，使用桩梁托换技术来对地基进行加固，能够有效的提高建筑的性能，相关人员应加强对该技术的研究，提高其使用优势，不断的促进我国建筑行业的发展和壮大。
一、桩梁托换技术目前，在建筑施工的现状中，不仅有新建的建筑需要进行地基的加固，也有许多的公共建筑和民用建筑等需要进行加固或重建，提高其安全性，同时，一些地下建筑，如地铁等，都需要进行地基加固。
施工单位掌握很多的地基基础加固技术，目前最常用的方法是桩梁托换技术，相比于其他的加固技术，该技术对于环境的影响较小，同时施工需要的人数减少，能够减少施工的成本，符合对建筑加固的要求。
桩梁托换技术是一类使用桩来进行基础托换加固的方法，该方法通过在需要加固的基础结构的两侧和下部分来设置相应的桩，在桩的上部设置承重台，或者直接将桩与基础锚固定，加强对地基和结构的支撑，实现地基加固。
桩梁托换技术的适应力较强，能够在软弱黏性土、松散沙土、黄土、各类填土等地基进行辅助加固，是一种有较强适用性的地基加固技术。
二、桩梁托换技术在地基基础加固中的运用（一）桩梁托换技术的应用设计首先，要对实际的建筑工程进行了解，在对已有建筑进行地基加固时，应对其进行合理的调查和了解，分析其出现不稳固的原因和程度，以便进行合理的施工设计，提高加固的效果。
托换及除桩技术在盾构穿越桥梁桩基工程中的应用
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已建建筑物基础托换设计及应用
缩 性较 大 ， 然基 础 需 要做 成 底 面积 较 大 的扩 展 基 础 或 条形 基 天
础， 另外基础的沉降量过大 ， 而且由于距离较近 ， 对隧道顶部也
产 生 了 不利 的 附 加应 力 作 用 ， 此可 以排 除这 种 方 案。 因 ２ 采 用 钢筋 混凝 土 桁 架 托 换 原 有 桩 基 础 ，考 虑 到 还 有 ．
已建建 筑物 基础 托换 设 计及 应 用
甄 庆 华
摘 要 ： 合具 体 的 工 程 ， 绍 了对 于跨 越 地 铁 隧道 的建 筑 结 介
物 ， 用钢 筋 混凝 土 预 应 力梁 转换 层 进行 基 础 托 换 的设 计 技 术 运
应 用。
３采用钢筋混凝土大梁托换原有桩基础 ， ． 其构造简单 ， 土 方开挖量小 ， 节点构造相 对简单 ， 而且在位 于建筑物 室内的地
下 施 工也 有 足 够空 间 ， 案 可行 。 方 先 把 影 响地 铁 隧 道 的边 柱 情 况（ １ 表 ） 原 预 制桩 的持 力层 为强 风化 花 岗岩层 ， 桩长 约 为 ２ ｍ。 ０ 边
关键 词 ：跨越 地铁 隧道 基础 托 换 钢 筋 混 凝 土 预应 分别为 ６ ｍ和 ８ ｍ。针对地铁
托 换 大梁 是 托换 的 关键 ， 为 它是 连 接 新 旧结 构 ， 因 节点 处 理复杂 ， 同时 它跨 度 很 大 ， 集 中 力的 作 用下 挠 度很 大 ， 易 导 在 容 致 上 部 结构 的不 均 匀沉 降 。 它 的设 计 成功 与 否 ， 接关 系到托 直
１地 质 报 告 显 示 ， 天 然地 面 以 下 ０８ ４ 的 范 围 内 ， ． 在 ～ｍ 土
浅谈复杂环境下的桥梁桩基托换施工工法
浅谈复杂环境下的桥梁桩基托换施工工法摘要：广州市轨道交通十四号线二期马务站位于机场路与黄石路交叉路口东南侧，北端靠近黄石立交。
车站北端位于黄石立交C匝道下方，地铁车站主体与C 匝道桥4根桥墩冲突，基坑开挖前需对4根桥墩进行桩基托换。
黄石立交C匝道为单车道右转匝道桥，托换体系采用主动托换，托换利用主体围护桩及主体钢管柱。
关键词：地铁车站；桩基托换1 工程概况广州市轨道交通十四号线二期马务站采用明挖岛式车站，车站长度为140.2m，标准断面宽度为21.9m，底板埋深约27.55m，底板底标高约-15.15。
车站施工期间，黄石立交C匝道位于车站影响范围，C匝道为桩基础，桩径1～1.2m，桩长约22m。
C匝道位于基坑上方，原桩基础除会影响地铁车站的建筑装修外，地铁施工期间对桥桩还可能存在碰撞、沉降，倾斜风险；因此在车站基坑施工前，需对基坑范围内的C匝道桩基“C1～C4”桩进行托换。
图1 马务站桩基托换平面位置图2 周边复杂环境及地下管线概况马务站东南侧为黄石家私广场，电力试验研究院，广州市白云区人民法院，西南侧为机场高架，松园岭社区，白云供电局、黄石商务大厦，西北侧为黄石公共汽车总站，东北侧为成丰大厦，广州市信孚黄石中学[1]。
黄石立交C匝道桥桥桩托换，C3、C4桥桩托换处地下管线200200电信光纤4孔4条，C1、C2桥桩托换处地下管线有电力、燃气、通信、雨水、污水管线，地下管线复杂，桩基托换施工前需对地下管线进行迁改。
3 桩基托换设计概况黄石立交匝道桥C匝道桥4个桥墩在基坑开挖前需进行托换,托换基础利用围护结构钻孔桩及主体结构先施做的抗拔桩钢管混凝土柱[2]。
其中C1、C2、C3桥桩采用2500mm*2000mm托换梁托换，C4采用3000mm*2000mm托换梁托换。
图2 托换平面布置设计图4 施工顺序桩基托换施工顺序应结合马务站围护结构施工及结构钢管混凝土柱施工同时安排。
管线迁改→施工托换桩（钻孔灌注桩、钢管柱）→开挖桩基托换基坑→原桩植筋、进行界面凿毛处理→浇注桩基托换梁→千斤顶预顶→原桩截桩→封桩（微膨胀混凝土浇筑）→回填[3]。
浅析地铁施工中桥梁桩基托换技术
浅析地铁施工中桥梁桩基托换技术摘要：随着城市的快速发展，城市道路交通拥堵、噪声扰民、空气污染等问题越来越严重，城市轨道交通作为公共交通系统已然成为大众出行的首选。
自“十二五”以来，我国城市轨道交通建设进入了快速发展期，但是城市隧道施工过程中经常穿越桥梁及其它构筑物，需要进行桩基托换。
本次结合实际案例，分析盾构施工过程中桩基托换技术，为地铁相关工程施工提供参考。
关键词：地铁施工；桩基托换1、工程概况长安公园站～蓝天圣木站区间总长度为943.055m，区间采用盾构法施工。
主线路纵向坡度呈“一”字型坡，上升纵坡8.226‰，区间结构覆土厚度约10.6～15.3m，盾构直径6.2m。
盾构区间与建和桥10根桩基产生冲突，需进行过桩基托换。
建和桥主桥范围为一座环形桥，分为东、南、西、北四个异形块桥，四个块并不对称。
异形块梁高1.3m，悬臂3m，为多箱室异形预应力结构。
桥墩为异形块中部一排支点桥墩，为单圆柱墩，直径 1.2m，墩高 3.6m；每根柱下为6.3×6.3×2.0m四桩承台，桩基直径1.5m，桩长20.6m。
图1建和桥平面构造图2、建和桥顶升在桩基托换基坑开挖的过程中，桥墩由于下挖至老承台底以下4m深，至使原有桩基承载力削弱，可能会带来承台墩身的下沉，同时相临的桥墩也可能受到不同程度的影响产生下沉；在盾构穿越桥区时，盾构隧道洞身一定范围内的土体会出现一定程度的隆降变化，至使桥墩出现不同程度的变化；因此需对影响范围内桥墩进行预支顶。
当个别或部分桥墩出现沉降时，能够通过预支顶系统将梁体顶起至初始位置。
在桩基托换前，新承台未加载的情况下，沉降未稳定，故在新老承台间设置顶升系统用于完成体系转换。
在旧桩截桩前，对新承台施加设计荷载的1.2倍，使新承台沉降迅速趋于稳定。
在沉降基本稳定后，截断新老承台间的旧桩基，使得新老承台间处于自由的状态，再顶升不大于1mm，以确定支反力是否合适，最后在新老承台间浇筑混凝土，完成永久固定。
解析盾构穿越桥梁时拔桩托换技术
解析盾构穿越桥梁时拔桩托换技术
盾构是现代隧道建设中的一种主要方法，也是现代城市地铁建设中十分常见的一种技术。
在盾构施工过程中，难免会遇到一些特殊的情况。
盾构穿越桥梁时，桥梁上的桩托可能会成为障碍。
如果不加以处理，在穿越过程中桥梁的安全性将会受到影响。
而解决这个问题的方法就是使用“拔桩托换技术”。
“拔桩托换技术”是指在盾构穿越桥梁时，将桥梁上的桩托
取下，以便盾构施工进展。
隧道掘进机穿越桥梁时，通过这种方法可以避免对桥梁造成破坏，同时保证盾构施工的安全性。
拔桩托换技术主要的目的是将桩托从桥梁上取下，让隧道施工继续顺利进行。
在进行拔桩托换的过程中，需要事先评估桩托在桥梁中的位置是否能够被拔出，如果不能被拔出，则需要换用更高强度的钻头。
拔桩托换技术的操作过程通常分为四个步骤：
第一步，对桩托位置进行评估，确定桩托是否能够被拔出，如果不行，则准备更高强度的钻头；
第二步，安装拔桩装置，将桩托从桥梁上拔出，如果桩托非常沉重，则需要机器的辅助力量，比如电动千斤顶；
第三步，用高强度的钻头钻出一个新的孔洞，用力将新的桩托固定在桥梁上；
第四步，将盾构继续向前推进，保证施工的顺利进行。
拔桩托换技术虽然简单，但是需要关注的细节非常多。
这种技术需要高超的技术水平和精确的操作能力，因为在操作过程中如果出现偏差，就有可能会对桥梁的安全造成潜在的风险。
总结起来，拔桩托换技术是保证在盾构穿越桥梁时施工顺利进行的重要方法之一。
合理评估桩托位置，正确使用高强度的钻头，并在操作过程中注意细节，能够有效避免对桥梁造成破坏，保证盾构施工的安全性。
城市桥梁墩柱与基础托换的结构设计论述
城市桥梁墩柱与基础托换的结构设计论述城市桥梁墩柱与基础托换的结构设计论述摘要：在进行工程的设计时，正确分析新旧结构转换，制定合理、安全、可行的方案十分重要。
本文结合托换结构设计要点及施工中的一些基本的要求，简要分析了施工中的一些关键环节，以期能为所需者提供借鉴。
关键词：墩柱与基拙；桥梁墩柱；托换新旧结构随着全国范围内城市建设的快速发展，各个地区城区隧道、桥梁等日渐增多。
在优化道路总体线型时，新车行道范围内往往会遇到原有的老市政设施的障碍，影响工程选用，而如果只是迁就避让，则会对于之后的行车安全埋下隐患。
所以，如果可以通过特殊下部结构让它移离原来位置的同时仍承托既有市政设施，维持安全运营，还可以更好地满足新建市政设施交通功能及标准，此类结构就是托换结构。
一、工程实例简述某中心城市国际会议中心周边需要修筑一条未来城市的北出口通道。
依照规划，为更好地满足道路路网交通功能，沿线设3条车行隧道，隧道下穿两条道路的同时还和其上边的既有高架桥发生冲突，需进行桥墩基础托换。
下穿机场路隧道平面见图1。
实线为托换ZR22轴墩柱后的线型，虚线为避让ZR22轴墩柱时的线型，两条线型的技术标准相差较大。
东、西线隧道平面见图2。
由于该处高架桥众多，桥墩密集，两条分离的东、西线隧道的车行道与多个桥墩发生冲突，对工程可实施性造成影响。
图l下穿机场路隧道平面示意图2东西线隧道平面示意从上图我们看到，进行桥墩基础托换能够有效地提升隧道技术标准，改善行车条件。
线路与桥墩冲突：西线隧道一敞开段与16轴桥墩冲突;东线隧道一敞开段与I7、K17、E5轴桥墩冲突;地面道路一与I5轴桥墩冲突;下穿机场路隧道一暗埋段与ZR22轴桥墩冲突;工程需改造托换桥墩6个。
二、托换结构设计1、设计原则满足托换桥墩既有桥梁标准及安全；施工及托换后满足既有桥梁结构安全；托换结构用传力直接、受力明确体系；工艺考虑国内有经验施工队伍技术水平；。
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大跨度桥梁桩基托换设计研究应用
摘要：在城市市政建设中，地面交通网建设到一定程度后，才开始考虑地下轨道交通网络的规划和建设，难免引起地铁的规划路线要跟地上桥梁和建筑结构重叠，当地铁上面建筑物基础为桩基时，会对地铁结构的施工形成了关键障碍，必须根据安全、适用的原则，对上部结构的桩基进行改迁或置换。
近年来，桩基托换技术在地铁建设中逐渐应用，尤其针对于地铁直接通过桩基的情况，通过托换梁承托已建构筑物，荷载传递到“托梁--新桩基”承托系统上，进而截除影响地铁建设的原来桩基。
这样就可以在满足地铁建设需求的同时，避免拆除既有建筑物
关键词：大跨度桥梁；桩基托换；设计研究
1、工程概况
呼和浩特市轨道交通1号线1期工程将军衙署站位于市中心附近，地处呼和浩特市新城区新华大街与哲里木路十字路口以东，沿新华大街东西方向敷设。
车站主体总长199.75m，标准段宽度19.7m，为地下二层岛式车站。
地面以下主要分布地层为（1）杂填土、（2）粉质粘土、（3）细沙、（4）中砂（镜透体）、（5）圆砾、（6）卵石。
车站周边建筑环境复杂，临近建构筑物众多，车站主体西侧下穿鼓楼立交桥，鼓楼立交桥为呼和浩特市地标性建筑，其中C匝道桥位于三层互通式鼓楼立交桥东南侧，为东西向主桥转向南北向主桥的转向联通桥，该线桥为连续梁桥，桥面宽8m，跨度18～22m不等，被托换桥墩为1号桥墩，墩身尺寸为1.1*1.1m，承台尺寸5.2*2.2*1.5（长*宽*高），下设两根直径1.2m，长25m的钻孔灌注桩基础。
该处两根钻孔桩位于车站主体轮廓内，阻碍了地铁车站正常施工，须对桩基础进行托换处理，将原桥梁桩基荷载转移至新设托换桩基础上，原桩截除，整个施工工序既要满足车站主体施工，又要保证鼓楼立交Ｃ匝道桥行车安全。
要求将对桥梁正常通行的影响降到最小。
图1 鼓楼立交站车站及桩基托换平面布置总图
2、方案研究
在设计方案研究阶段，对本车站设计方案进行全方位比选。
先后研究了结构包桩方案、端头厅+暗挖方案、叠岛方案、侧站台方案、拆桥复建方案等多种比选。
其中结构包桩方案是在侵入车站主体结构内部的C匝道桥1号桥桩承台外围打一圈隔离桩，主体结构镂空将其包住。
在方案研究过程中发现，其方案在公共区与设备区相交位置存在宽度约10m的包住桥桩的结构空洞，对车站内部建筑布置，特别是站厅层和站台层公共区与设备区联通，车站出入口布置和管线综合布置等方面影响巨大。
端头厅+暗挖方案是将车站分成两个端头厅分别放置于哲里木路两侧，两个厅之间横跨哲里木路段采用暗挖法施工，在方案研究过程中发现，此方案存在拆迁量较大，造价增加较大、施工困难且无法保证对路口西南侧将军衙署照壁文物的保护等问题。
叠岛和侧站台方案可局部避免对车站南侧建筑的拆迁，但还是需要对C匝道桥1号桥桩进行托换。
研究发现这两个方案新带来车站加长、新华大街北侧拆迁增加、造价增加较大、建筑使用功能降低、施工风险增加等一系列问题。
考虑到工程建设风险与实施难度、对将军衙署文物保护、征地拆迁与经济性、交通组织
影响、建设工期等多方面综合因素，经过多次专家讨论、评审，最终决定进行车站施工前对
C匝道桥1号桥墩下桩基进行托换。
图2 鼓楼立交站车站桩基托换剖面示意图
3、计算分析
（1）现状评估
根据桥梁检测鉴定单位对鼓楼立交桥外观、材料强度以及承载力进行的综合评估报告可知，呼和浩特市鼓楼立交C 匝道桥上部结构为7×20m 现浇预应力混凝土连续箱梁，下部结构
为方柱式桥墩，桩基接承台，桩基按照摩擦桩设计。
匝道桥总体评定为B级（良好状态），
C匝道桥承载能力满足现行规范城市-A级荷载等级要求，可以进行托换施工。
评估单位根据
分析被托换桥墩的变形特征，得出了托换过程中1号桥墩桩基沉降量控制在±3mm以内，同
时给托换工程提供了警戒控制指标。
但是在后续地铁施工过程中，开挖地表土阶段，以及开
挖地下车站空间阶段，会改变C匝道桥1号墩的墩高和有效桩长，从而影响C匝道桥整体的
刚度和稳定性。
应采用考虑桥墩和托梁体系的整体结构模型进行重新计算。
（2）计算分析
将军衙署站桩基托换工程因为需要达到保证既有桥梁结构安全与正常通行的要求，托换
梁所承受荷载较大，变形要求严格，因此采用了主动托换技术进行预防性托换既有桥墩。
在
鼓楼立交站桩基托换工程项目中，地铁站下穿城市立交桥，与C匝道桩基冲突。
托换施工方
案包括以下几个步骤：（1）开挖地表，使既有桩基承台裸露；（2）施工地铁站台两侧围护
结构（地连墙）；（3）在地连墙外侧施工托梁下新桩基；（4）浇筑托换大梁横跨车站上部，大梁包裹住既有承台；（5）逐层开挖托换大梁下站台部分空间，上部荷载由新桩、旧桩共
同承担；（6）截除旧桩，将上部荷载通过托换梁传递至两侧的新桩上，完成托换。
整个设计过程中，应保证减小对上部桥梁的影响，桥墩不能有过大的沉降，并且过大的
沉降会引起更大冲击造成桥墩进一步沉降。
所以本次主动的预防性托换，不仅要主动控制托
换体系的变形，还要实时监测托换体系转换阶段对上部桥梁结构动力性能的影响。
设计利用Midas GTS、ABAQUS等有限元软件，建立桥梁结构、托换结构、地连墙以及附
近土的整体有限元模型，根据开挖方案对基坑开挖全过程进行模拟分析。
有限元模型中，不
同构件之间连接、桩土之间接触、桩和地连墙之间相互作用等关键部位的模拟对结构计算精
度影响显著，并且不同施工阶段的有限元模型边界条件也不同，根据施工方案对不同施工阶
段进行精确模拟，对计算分析结果的可靠性至关重要。
该站托换梁斜着横跨车站，跨度达到27.3m。
新建桩基位于地铁站外侧，为增加托换梁
刚度，必须尽量减小新建桩基之间距离，故而新桩基与地铁站两侧地连墙距离较近。
这样计
算新桩基础沉降时必须考虑地连墙和新桩基之间的互相影响，也要考虑新建桩基对地连墙后
期变形的影响。
因此，在车站基坑开挖过程中，为保证基坑开挖和车站建设过程中桥梁结构
的正常使用和结构安全，需要对地连墙、托换结构以及桥梁上部结构进行现场监测。
新老结
构在托换点处的连接问题，托换梁跨度大，跨中剪力非常大，采用了预应力抗剪措施。
为保障C匝道桥在整个施工过程中运营安全可靠，保证托换体系变形在可控范围内，通
过在预应力托换梁两端放置千斤顶装置，主动顶升桥墩完成荷载传递路线的改变。
在主动顶
升过程中，我们不仅需要对桥墩位沉降和墩顶变形进行监测，还须对托换体系的结构位移和
应力进行监控。
这就要根据施工方案建立合理的托换结构有限元模型，动态分析托换荷载加
载时对既有结构的影响，根据桥梁安全运营的需要，对托梁结构体系提出一个合理的预警指标。
图2.5-7 鼓楼立交站大跨度托换梁简算模型
4、应用效果
将军衙署站鼓楼立交桥C匝道桩基托换采用了主动托换技术进行预防性托换，整个施工
过程中，通过检测数据，不断的修正施工工艺，保证桩基托换施工过程中的安全及经济问题，保证了施工安全，桥墩沉降控制仅为1.2mm（控制值为3mm），将地铁建设对居民正常通行的影响降低到最小。
结束语
鼓楼立交桥桩基托换工程在外部环境极为复杂、施工场地极为狭小、施工机械作业半径
受限等不利因素条件下采用桩基托换施工，不仅保证了原桥的交通疏解作用，同时满足了地
铁车站主体的施工条件。
其技术成功解决了去除障碍桩的难题，降低了施工中的风险。
保证
了工程质量、进度和成本的统一。
国内轨道交通工程尚无车站主体进行桥梁桩基托换的相关
工程先例，该项目的实施，对于确保呼和浩特市一期工程如期圆满完成，也对提高城市轨道
交通工程施工水平具有重要的提升作用。
该项目圆满完成可以为城市地铁项目建设中类似“桩基—地铁”冲突问题提供现实借鉴和理论参考价值。