北京地铁光华路车站过桥桩施工技术

北京地铁光华路车站位于东三环路京广桥引桥南 侧规划的商务中心街与东三环路的交叉路口上， 车站 主体采用单跨三洞地下局部双层分离岛式结构， 南北 向布置。在车站南端正上方有一座山海丹过街天桥， 天桥与车站主体正交。 山海丹过街天桥建于 !$$L 年 + 月， 为钻孔灌注桩 基础。其桥桩侵入到车站结构， 影响车站中洞和侧洞 的施工， 如图 ! 所示。其中， 山海丹过街天桥的边墩位 于车站主体侧洞正上方， 结构形式为： 一桩 （ ! """FF） ! 托一承台一墩柱， 桩长 !LF， 其侵入侧洞结构 （初期支 护开挖轮廓） 天桥中墩位于中洞正上方， 结构 % *(+(F； 形式为： 两桩 （ 托 一 承 台 一 墩 柱， 两桩等长 ! """FF） ! 其侵入中洞结构 （初期支护开挖轮廓） !%F， . *.%#F。 车 站 侧 洞 埋 深 !.F， 开 挖 宽 度 !" *$!"F， 高度 初期支护厚度 #""FF， 采用 M6N 法 （交叉中隔 $ *)#)F， 壁法） 分为两层 . 个导洞施工。车站中洞埋深 +F， 整 体采用洞桩法施工， 高 % 个小导洞间开挖宽度 !! *#F， 度 (*%F， 初期支护厚度 .""FF， 采用台阶法施工。 车站主要通过第四纪全新世冲洪积层和第四纪晚
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施工技术
第 )0 卷
钢格栅与桥桩不连接， 具体施工方法为： 施作超前探孔 !） 对开挖 面前方的 地层和 地下 水情 况 进 行超 前 探 测。采用洛阳铲成孔， 探测长度 ! " #$%。探孔可适当 上仰， 角度控制在 !$&左右。在掏孔过程中要仔细分析 土质变化， 尤其是含水情况。在遇到障碍物后， 须探明 位置， 确定桥桩方位。 桩侧注浆加固 ’） 在正常施作超前注浆小导管的同时， 向桥桩方向 采用不同外插角双排小导管加大注浆范围。根据地层 土质情况， 浆液采用水泥浆或水泥(水玻璃双浆液， 注 浆范围应在初期支护结构以上桩周一定高度。 初期支护结构施工 )） 根据初步确定的桥桩位置， 调整桥桩附近的 ’ 榀 格栅步距， 使最近一榀格栅安装紧靠桥桩， 且格栅步距 使贴近桥桩南北方向的两榀格栅间距尽可 " "$$%%， 能最小。开挖时， 桥桩下的土体保留， 初期支护钢格栅 不与桥桩连接， 根据现场实际情况截取钢格栅， 加密纵 向连接筋， 并设置工字钢支撑， 最后连同桥桩及其下土 体一起网喷混凝土封闭， 如图 * 所示。 支撑加固 *） 初期支护结构施工 时， 开挖至桥桩桩身处， 需 截 断 钢 格 栅， 上层导 洞用 +’" 通 过 连 接 板 焊 接 在 格 栅 上 作 支 撑， 以 便 格 栅 封 闭 成 环， 结构 受力合理。下层导洞同 及时背后回填注浆 "） 过桥桩段初期支护施工完毕后应及时进行背后回 填注浆。浆液采用水泥浆， 注浆压力应考虑浆液的性 能、 注入范围及结构强度等因素， 一般为 $ #’ , $ #*-./。 应根据桥桩和初期支护监测情况进行多次重复注浆。 加强监控量测 0） 加强初期支护拱顶及桥面的监测， !’1 监测 ! 次， 及时反馈信息， 以正确指导施工。 " 施工效果 北京地铁光华路车站过桥桩采用洞内桩侧注浆， 辅以支撑加固的直接穿越法施工， 工程获得圆满成功。 通过对山海丹过街天桥的沉降观测， 可绘制沉降 曲线， 如图 2 所示。由图 2 可见， 桥桩沉降主要分为 ’ 个阶段， 累计最大沉降 *!#$’%%， 这与结构的施工方法 和降水有关。由于中侧洞跨度较大， 采用分步开挖， 对 土体有多次扰动， 上下层导洞 （台阶） 通过桥桩时造成
注： 图中数字为施工顺序
图 # 双侧壁导坑法过桥桩示意
采用双侧壁导坑法通过山海丹过街天桥桥桩， 桩 体中心线两侧一定范围内土体被保留， 对桩体的扰动 较小， 且桩侧摩阻力及桩端承载力依然存在， 因此施工 安全。但这种方法需要在桥桩两侧一定范围内增加临 时中隔壁， 增加了工序， 延长了工期， 且造价较高； 后期 返回处理桥桩段时 （即开挖图 ! 中双侧壁导坑法的 " 号导洞） ， 一边要截桩， 一边要施做初期支护结构， 初支 不能及时封闭， 开挖的风险依然较大。 ! "# 桩基托换法过桥桩 由于山海丹过街天桥位于车站南部正上方， 而且 车站主体的结构宽度都非常大， 所以在地下采取措施 对天桥基础进行托换不可行， 只能在地面采用扩大基 础对原桩基进行托换， 如图 # 所示。
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桩基托换法过桥桩示意
采用地面扩大基础对原桩基进行托换， 施工安全， 可一次性解决车站结构过桥桩问题， 但有以下缺点： ! 要分阶段占用 $ 个主路车道， 托换工作需要对东三环 主路的交通进行导改， 方案很难实施； " 三环路中间隔 离带下有一条直径为 % !&&’’ 的雨污水合流管线， 埋 深 $’ 左右， 桩基托换时与下方管线冲突； 且三环路两 侧管线众多， 埋深较浅， 托换时不可预见因素较多； # 桩基托换方案实施所需费用也较高， 估算约为 "# 万；
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措施安全通过桥桩段。在未拆除天桥之前， 如何确保 施工安全、 控制天桥和初支结构的沉降是施工控制的 重点， 为此， 提出了双侧壁导坑法、 桩基托换法以及直 接穿越法等三种过桥桩方法进行了分析比较。 ! "! 双侧壁导坑法过桥桩 双侧壁导坑法过桥桩的主导思想是： 为尽快使侧 洞、 中洞初期支护结构贯通， 不影响车站总工期及总体 施工组织， 采取双侧壁导坑法施工先绕过山海丹天桥 桥桩部分， 待以后天桥拆除后再施工桥桩部分， 即按图 ! 所示方法施工。
直接穿越桥桩后， 结构内桩体失去承载能力， 桥桩 主要靠剩余桩体提供的桩侧摩阻力承受上部荷载。截 桩后承载力损失计算可根据 《建筑地基基础设计规范》 23"&&&/4!&&! 以及勘察报告提供的桩基侧阻力及端阻 力地质资料计算。以侵入侧洞桥桩为例计算如下： 天桥桩 基： 桩周侧向摩阻力特征值取 % &&&’’， % 截桩后 （有效桩长 %#’） 其桩基承载力特征值可 #&)+,， 达到 % !!")*； 桥梁宽 # ."’， 高按 & .0’ 计算， 计算跨度 梁体自重 "! .")*(’， 桩基自重 #&&)*， 不考虑人行 %/’， 荷载， 恒载共计 "! ." 5 %/ 6 #&& 7 % %-! .")*。可见， 剩 余桩体基本能承受上部桥梁荷载。同理， 可计算侵入 中洞桥桩的承载力。 考虑到土层的物理力学性质指标的离散性、 变异 性， 以及初期支护土方开挖时对桥桩桩侧土体的卸载 作用， 不可避免地对桩侧摩阻力及桩端承载力产生影 响。因注浆可较大程度地提高土性参数， 提高桩侧土 体与桩的侧摩阻力及桩端承载力， 故施工应在洞内采 取桩侧注浆、 辅以支撑加固的方法， 并注意监控量测， 以保证施工安全。 综合分析比较这 # 种过桥桩方法， 直接穿越过桥 桩具有施工简便、 工期最短、 造价最低、 后期处理最容 易的优点。至于施工的安全性问题， 通过对桥桩穿越 各土层的物理力学性质指标以及桩基承载力的分析可 见， 采取一些辅助措施可保证施工的安全。 # 施工方法 北京地铁光 华路车 站过 桥桩采 用直接 穿越 法 施 工， 为避免桥桩与初期支护结构的相互影响， 初期支护
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