1、概况
深圳市轨道交通二期3号线工程3101标包括两站三区间，采用施工设计总承包的方式，其中老街站～晒布路站区间由于受老街站（车站采用上下重叠的侧式站台形式）控制，左右线隧道（左线在上，右线在下）以轨面高差7.6m的间距（两隧道最小净距为1.6m）从老街站以上下重叠的形式出发后，左右线以R=350m的曲线下穿多幢房屋、东门老街繁华商业区后，在接近东门中路时左右线隧道在平面上线间距逐渐拉开，纵断面上轨面逐渐由上下重叠过渡到左、右平行的结构形式。此时左线以R=350m、右线以R=600m的反向曲线进入东门站。ZDK8+270～+320段隧道以左右线上下重叠的方式斜穿太阳广场东南角。
老街站~晒布站线路平面图
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1.1太阳广场与隧道关系
太阳广场位于东门繁华商业区，为地面七层，地下二层的框架结构。地面七层均为商场，地下室负一层为超市，地下室负二层为地下车库。太阳广场桩基础为独立桩基、人工挖孔桩，桩径共有四种，分别为：1.2m、1.3m、1.4m、2.4m。桩基托换段位于太阳广场东南角， ZB11'、ZB12'、ZB13'和ZB14'沿地下室侧墙布置，桩上无柱，主要承受地下室两层荷载；ZC14'、ZC13桩上有柱，柱截面为0.8×0.8m，承受地面七层及地下室两层荷载。各桩详细情况见下表：
太阳广场桩基详情表
隧道与桩基的平面关系见下图：
隧道与桩基平面关系图
各桩侵入隧道情况：ZB11'侵入隧道220mm、ZB12'侵入隧道1476mm、ZB13'侵入隧道1988mm、ZC14'侵入隧道1924mm。
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设计隧道与桩基立面关系图
1.2 地质水文情况
太阳广场位于东门商业区,基础加固范围穿越冲洪积平面区，地势平坦，地面标高一般5～6m。周围街道、楼宇密布，商业发达。
根据实地地质钻探，负二层地下室底板自上而下地质地质情况分别为素填土（0～2.0米）,主要由建筑垃圾经回填而成；中砂层（2～4米）；粉质沙粘土（4～12米）；全风化花岗片麻岩（12～18米）；强风化花岗片麻岩（18～20米）；以下为中等风化花岗片麻岩和微风化花岗片麻岩。施工现场内各桩位地质变化较大。
本段无地表水系流过，地下水一般在1m左右，本工程的施工作业面为地下室负二楼，底板下标高为－4.55米。岩体的节理、裂隙发育地带，地下水相对富集，透水性也相对较好，地下水具有承压性。根据现场施工钻孔的情况，可明显看出孔内有承压水流出。 2、目的
对区间桩基托换施工技术的研究，主要从稳压封桩及主动托换施工技术、监控量测技术等方面进行分析，总结桩基托换的施工经验和工艺要点，确保施工安全。 3、适用范围
ZDK8+270～+320段隧道斜穿太阳广场东南角影响的商场ZB11'、ZB12'、ZB13'、ZB14'、 ZC14'、ZC13等6根桩基托换施工。
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4、编制依据
4.1深圳轨道交通二期3号线3101工程施工总承合同文件、设计图纸； 4.2 深圳轨道交通二期3号线3101工程详细勘察阶段《岩土工程勘察报告》； 4.3本标段现场调查资料；
4.4国家现行有关施工及验收规范、规则、质量技术标准，以及深圳特区在安全文明施工、环境保护、交通组织等方面的规定； 5、技术标准及要求
主动托换是通过千斤顶的顶升操作完成对新桩的沉降，同时消除建筑物的部分既有历史沉降。被动托换技术是指原桩在卸载的过程中，其中部结构荷载随托负结构的变形被动地转换到新桩，托换后对上部结构的变形无法进行调控，变形控制为被动适应。 6、施工程序和工艺流程
在底板先施做钢管桩 破除底板 开挖工作坑（土体加固、止水） 施做承台及托换梁 托换及钢管桩预压作业 恢复底板及侧墙。
6.1被动托换施工工艺流程见图6.1
截桩 浇注膨胀混凝土 每个托换梁钢管桩预压全部完成
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清洗稳压孔 放置千斤顶 安装横梁 安装测试器皿 百分表（测钢管桩沉降量） 中心与钢管桩中心一致 安放平稳 压桩 安放替换千斤顶装置（采用钢垫块） 反复移动钢垫块，使钢垫块受压，尽量避免荷载损失 撤出千斤顶 图6.1 被动托换施工工艺流程
主动托换施工工艺流程见图6.2 安放千斤顶、千斤顶替换 托换梁两端承台上各安装置（钢垫块） 放两个500吨千斤顶 连接油管、油表检查千斤顶装置 加载 至设计荷载、垫钢楔 卸载 截桩 如果托换柱下沉超设计沉降量，需进行调控 至盾构机通过 如果托换柱下沉超设计沉降量，需进行调控 连接承台与托换梁钢筋、浇注混凝土（钢垫块位置） 待混凝土达到一定强度 撤出千斤顶 连接承台与托换梁主筋（千斤顶位置） 浇注膨胀混凝土 图6.2 主动托换施工工艺流程
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6.2
7、施工方法
7.1 无砂砼钢管桩施工
7.1.1 为了有效的防止在钻孔过程中的坍塌和涌水，在钢管桩施工前在桩位处施做旋喷桩，旋喷直径500～600mm，旋喷至中风化岩面。
7.1.2 钢管桩施工流程见图7.1
图7.1 钢管桩施工流程
1）测量放样
根据设计图纸现场进行测量放样。 2）钢管的制作
钢管采用直径180mm,厚度7mm的钢管，加工成2.5～3.5m一节，套管长0.25m，直径194mm，套管外缘与钢管焊接。钢管桩入岩部分对称开孔四列，孔口尺寸为40×200，竖向间距400mm；钢管上部出浆孔两列对称布置，竖向间距500mm，孔径 直径40mm。根据托换梁的高度，钢管顶部用直径8mm的钢筋，间距150mm，环项焊接。
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3）钻机的选配
根据地质情况及入岩要求，可选用300型或BXY－2BT型地质钻机。 4）钢管安装
①安装之前将直径194mm的套管焊接在直径180mm钢管的一端，按照孔深配备钢管节数，并提前12小时刷好环氧树脂防腐剂，确保防腐剂具有足够的强度。
②安装时利用钻塔吊放分段直径180mm的钢管入孔，钢管安装采用套管焊接的形式连接，钢管接头在套管内须保证接头密贴，每节安装时须调整钢管的垂直度，避免整条钢管弯曲无法安装至孔底。
5）水泥浆置换及投放碎石
①钢管安装至设计深度后插入直径40mm的注浆管，注浆管底部连接3米长的钢管，钢管下端部开口。
②注浆管插入至孔底后开始注浆置换孔内泥浆。水泥浆采用425号普通硅酸盐水泥配制而成，水灰比为1：1（质量比），内外碎石高差应保持在1米左右。
③置换后孔口冒出新鲜的水泥浆后方可投放碎石，碎石粒径10mm~30mm。投放碎石时先对钢管内进行投放，当管内高度上升2米后对管外进行碎石投放，投放高度为1米。
④经管内外测绳量测达到要求后抽拔注浆管一米，确保注浆管在碎石内有一米的埋深，再进行先管内后管外的碎石投放，投放碎石的过程中新鲜的水泥浆应不断的补充。如此反复循环操作，直至碎石填满整个桩孔。
⑤当碎石填至具孔口0.5米时停止碎石的投放，立即调制1：1的水泥浆+水玻璃（体积比）掺配碎石进行封孔。
⑥当孔内无涌水时可在封孔时插入3米的注浆钢管或PVC管进行二次注浆。二次注浆在封孔2～3小时后进行。注浆压力：出压0.5～0.8Mpa，稳压：1.0～1.5Mpa，并设专人作好记录，注浆时应密切关注孔口的密封情况以孔口不泄露为宜。
7.2被动托换施工 7.2.1清孔、找平
千斤顶安放前，采用高压清洗机对钢管桩孔内沉渣进行清理，用打磨机对钢管桩顶部不平齐的钢管进行打磨，确保千斤顶安放平稳。
7.2.2反力架安装
1）桩架由四根Φ32精轧螺纹钢组成，横梁由两块450a工字钢组成，桩架与工字钢采用套丝连接，连接处用14×14mm钢垫块固定。工反力架安装过程中确保钢板，千斤
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顶、桩身在同一轴线上。
2）反力架安装示意见图7.2所示。
图7.2 反力架安装示意图
7.2.3压桩
1）预压应沿基础梁两侧对称进行，预压时应严格控制两端千斤顶的顶升力，防止梁产生倾斜，同时稳压过程中梁的抬升量不得大于1mm。
2）第一级加载完后，在第5min、15min、30min、60min分别测量沉降值，然后进行第二级加载，第三级、第四级、第五级、第一级卸载，第二级卸载。第一根加（卸）载每隔1h进行一级，以后的稳压时间根据前面的经验来确定。
3）判断稳压完成标准：桩卸载到第二级力后，桩沉降量在半小时内小于1mm 时停止稳压。
4）停止稳压后用C50微膨胀混凝土浇筑封桩孔。 7.3 主动托换施工 7.3.1预埋钢垫板、钢支座
托换梁加载过程中，为保证承台和梁底的混凝土不被压碎，施工过程中需在承台顶和梁底预埋600×600×20mm钢垫板、400mm×400mm×20mm钢支座。
7.3.2 安装千斤顶
托换梁施工完毕并达到设计强度后，将4台千斤顶以及600mm钢垫块分别放置于预埋垫板和支座上，并调整到设计位置。然后连接千斤顶油管及配套的油表，并调节到设计高度。安装时保持千斤顶的顶升力与水平托换梁垂直。
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预埋件、千斤顶位置示意见图7.3-1. 千斤顶安装示意见图7.3-2
图7.3-1 预埋件、千斤顶位置示意
图7.3-2千斤顶安装示意
7.3.3主动托换加(卸)载
1）主动托换梁加载前，需通过回归曲线方程换算油表与力的关系，控制加载力。 2）加载分5级进行，每级加载值为控制力的20%，加载到预顶力控制值时停止加载；卸载为2级进行，卸载至预顶力控制值的70%左右停止卸载。
7.3.4 截桩
1）当托换梁沉降稳定后，对其'进行截桩处理。桩的截除位置在梁底以下50cm处，首先用红油漆沿桩四周标出水平切割线，然后采用人工凿除的方法进行截桩，一圈每次
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刨去7cm，需对称、缓慢凿除，目的使被托换桩荷载匀速、缓慢转移到新钢管桩上。
2）在截桩过程中，如果被托换柱底发生沉降，应立刻停止截桩，利用千斤顶进行调控，使被托换柱底沉降为0。
3） 对钢垫块部位钢筋进行连接、浇注混凝土 4） 待混凝土达到强度后，撤出千斤顶 5） 连接千斤顶部位托换梁与承台钢筋 6） 浇注C50膨胀混凝土 7.4 监控量测 7.4.1 监测项目
1) 建筑物前期检查及监测 2) 托换梁变形监测 3) 钢管桩内力监测
4) 被托换桩上部结构柱及相邻柱应力监测 5) 托换梁应力监测
6) 被托换桩和相邻柱沉降监测 7) 建筑物梁板应力监测
8) 被托换桩和托换梁相对位移监测 9) 钢管桩和托换梁相对位移监测 7.4.2 测点布置及测试方法 1）建筑物前期检查及监测
对建筑物原有结构是否已经受损以及损害程度需进行前期调查，主要针对结构的裂缝进行检查，记录裂缝的走向，量取裂缝的长度和宽度，并拍摄相应照片，在后续的施工过程对裂缝的发展需进行监测。
2）托换梁变形监测
①测点布置： 在托换梁顶千斤顶1处、千斤顶1与被托换桩间梁顶面、被托换桩处梁顶面、被托换桩与千斤顶2间梁顶面、千斤顶2处梁顶面各布置2个变形测点。
②测点安装方法：采用钻机在被测物上成孔，并植入φ12的钢筋。
③测试方法：根据现场条件可采用拓普康DL-111C精密电子水准仪和百分表两种方式进行监测
④数据处理：通过实测数据计算钢管桩的沉降和托换梁挠度，并结合工况绘制沉降
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时程和挠度曲线。
3） 钢管桩内力监测
① 测点布置：在托换新桩桩身选取4个截面，每截面对称布置4个钢筋应变计。 ② 测点安装方法：拟定在下钢管前，把应变计焊接于钢管外表，并安装保护罩，由于应变计在外表难以保证其完好率，具体将根据现场钢管桩的施工工艺调整钢管桩应力的安装方法。
③ 测试方法：采用电阻式应变读数仪采集数据。
④ 数据处理：计算每次量测的应变和累计应变，并计算钢管轴力，根据工况绘制应变时程曲线。
4） 被托换桩上部结构柱及相邻柱应力监测
① 测点布置：只对主动托换桩及相邻柱进行应力监测，被托换桩外贴振弦式应变计，每根桩沿四周各贴1根振弦式应变计，3根桩共布置12根振弦式应变计。
② 测点安装方法：被托换桩在托换梁底距梁底50~100cm位置安装钢弦应变计；相邻桩在其上部对应的结构柱四周外贴振弦式应变计，并引好导线和编上号加以保护，截面选择在距节点50~100cm处。
③ 测试方法：采用电阻式应变读数仪和频率接收仪进行数据采集。
④ 数据处理：计算每次量测的轴力和累计轴力，并根据工况绘制时程轴力曲线。 5） 托换梁应力监测
① 测点布置：只对主动托换的托换梁进行应力监测。托换梁应力主要针对梁的受拉区进行监测，即在被托换桩位置两侧，沿梁的纵向按间距30cm布置一个应变计。每片托换梁布置10个。
② 测点安装方法： 均采用外贴钢弦应变计。 ③ 测试方法：采用振弦式应变读数仪采集数据。
④ 数据处理：计算每次量测的应变和累计应变，并根据工况绘制应变时程曲线。 6） 新桩、被托换桩和相邻柱沉降监测
① 测点布置： 在新桩承台两侧、被托换桩和相邻跨桩各布置1个沉降测点，共11个沉降点。
② 测点安装方法：采用钻机在被测物上成孔，并植入φ12的钢筋。被托换桩和相邻跨桩沉降测点布置在对应的上部结构柱上，地下室地板沉降测点直接布置在地板表面。
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③ 测试方法：采用拓普康DL-111C精密电子水准仪进行监测。
④ 数据处理：每次量测提供各测点本次沉降和累计沉降报表，并结合工况绘制纵沉降时程曲线，必要时对沉降变化量大而快的测点绘制沉降速率曲线。
7） 被托换桩和托换梁相对位移监测
① 测点布置： 在被托换桩两侧各布置1个位移测点。
② 测点安装方法：先在被托换桩安装支架，支架顶部距托换梁底部30cm，然后在支架上安装百分表。
③ 测试方法：采用百分表进行监测。 8） 钢管桩和托换梁相对位移监测
① 测点布置： 在两新桩承台顶部各布置2个位移测点，每侧1个，共4个测点。 ② 测试方法：采用百分表进行监测。 7.4.3监测仪器见 表7.4.3 监测测量仪器 序号 1 2 3 4 5 8、劳力、机具配置
8.1劳力配备表
序 号 1 2 3 4 分 工 现场总指挥 地基加固 桩基班 钢筋班 人 数 1 6 12 10
监测项目 内力测试 位移和倾斜监测 沉降监测 裂缝监测 梁桩相对位移 仪器名称 振弦式应变计 电阻式应变计 全站仪 仪器型号 4000型 徕卡TC1201+ 仪器监测精度 ±1με ±1με 1＂，1mm ±0.3mm/km ±0.01 mm 0.1mm 电子水准仪 拓普康DL-111C 刻度放大镜 百分表 工作内容 指挥协调施工 地基进行旋喷加固或注浆 包括钻孔、清孔、安装钢管、浇筑砼 承台、托换梁钢筋加工、制作及安装 - 12 -
序 号 5 6 7 8 9 10 11 分 工 木工班 砼班 托换班 监控量测组 技术组 安检组 合计 人 数 5 5 8 4 3 2 56 工作内容 模型制作及加固 负责砼的浇筑 负责千斤顶的就位、油泵操作、加垫块等 托换过程中的监测及记录 施工过程的技术工作 负责施工过程中的安全管理工作 8.2 主要施工机具设备
8.2 主要施工机具设备
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 设备名称 注浆泵 地质钻机 水泥净浆搅拌机 钢筋弯曲机 钢筋调直机 钢筋套丝机 钢筋切断机 交流电焊机 插入式震动器 砼输送泵 发电机 千斤顶 千斤顶 规 格 BW500 XY－2型 GJ7-40 GT4-10 HGS-40 GQ40A BX3-500 HB30 200KW 500T 100T 单 位 数 量 台 辆 把 根 把 把 部 台 把 把 部 台 台 1 3 1 1 1 1 1 2 5 1 1 4 4 托换顶升设备 钢筋砼施工机具 地基加固及钢管桩施工机具 备 注
9、质量控制
9.1严格按照GB50202-2002《建筑地基基础工程质量验收规范》、JGJ94-94《建筑桩基技术规范》、GBJ203-83《地基与基础工程施工及验收规范》有关规定控制建筑地基加固及钢管桩的施工质量。
9.2严格按照BB50330-2002《砼结构工程施工及验收规范》、GB50208-2002《地下防水工程质量及验收规范》、GB50299-1999《地下铁道工程施工及验收规范》、GB50108-2001《地下工程防水技术规范》控制主体结构砼及防水的施工质量。
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9.3 严格按要求进行监控量测，信息化指导施工。
9.4 质量控制实行“三检制”，经过自检、互检、它检，多方位检查控制，确保施工质量。 10、安全措施
10.1建立完善的安全保障体系，形成联防联控安全网络，消除安全隐患，确保各项安全。
10.2施工前应对施工范围内的既有建筑初始状态进行详细的调查拍照，三方认可并存档。制定监测、保护措施，做好监测控制点，监测点位的预埋设及保护，并记录下原始数据备案。
10.3开挖顺序按施工方案进行，不得随意开挖，开挖过程中应分层开挖，及时对侧墙范围进行注浆加固及止水。作好基坑排水和止水，保持开挖过程中基底内无大量积水。
10.4钢管桩施工前应对钻机性能及相关检测报告证书等进行查看，符合施工要求并应有合格证后方可进场施工。钻机操作人员必须持证上岗，并应有一定的施工经验，在进场时应经过安全教育方可上机操作施工。
10.5要根据设计选购符合条件并有相关检测报告的合格千斤顶，特别注意的是为防止在加压过程中由于千斤顶突然失效而造成的安全事故，所以千斤顶必须具有自锁装置。
10.6托换施工工程中应切实加强监测工作，及时反馈监测数据，根据监测数据及时调整稳压封桩力和托换梁顶升力，避免由于加载力施加不当造成结构破坏。
10.7 提前做好应急物资的储备，如草帘、沙袋、碎石、水泥、水玻璃、双液注浆配套设备等。 11、环保措施
11.1 在对参建人员进行技能培训的同时，把环境保护的宣传教育作为一项重要内容，在认真学习国家对环境保护的法律、法规及有关环保方面的规定的基础上，提高在施工过程中对环境保护的认识，增强环境保护意识。
11.2 严格禁止将施工废水、泥浆等直接排入市政管网，施工现场必须设三级沉淀池。
11.3 在有粉尘、烟尘和有害气体的环境中作业时，除采取相应的措施外，作业人员尚应佩戴必须的劳动防护用品。
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