对运营中轨道交通立柱加固保护的施工技术研究

沈 维[上海城投公路投资（集团）有限公司，上海 200335]

1 工程概况

S 3 公路先期实施段新建工程地面道路于 2017 年 6 月28 日建成通车（包括地面道路交叉口范围）。轨道交通 16号线运营监测部门反映：自通车一年半来，位于 S 3 公路与秀浦路交叉口东侧的轨道轨顶产生了一定的沉降（对应于轨道交通立柱编号 LZ 90 处），累计沉降量约为 23 mm，与相邻 2 根立柱沉降差异量为 19 mm。上下行立柱累计沉降曲线图如图 1 所示。

图1 轨道交通 16 号线秀浦路立柱（编号LZ 90）差异曲线图

经各方讨论，为有效减缓沉降速率，控制轨道交通立柱差异沉降，须对该承台进行加固保护，以防墩台差异沉降继续进行。

2 轨道交通立柱加固技术

2.1 承台加固方案

在轨道交通桥梁 LZ 90 承台东、西两侧补充 6 根直径为0.8 m 的钻孔灌注桩，补桩与原有桩基中心距为 2.3 m，相邻补桩之间中心距为 2.1 m，补充桩基桩长 45.0 m。在原承台四周增设补桩承台，与原承台连为整体，同时将承台总高度加高至 2.5 m。

加固后承台总尺寸 10.4 m×7.4 m×2.5 m(长×宽×高），平面倒角尺寸为 2.3 m×0.8 m（长×宽），补桩承台与原承台通过植筋连接。补桩承台采用 C 35 低收缩混凝土，垫层采用 C 20 混凝土。

16 号线秀浦路墩台加固承台，为异型承台。承台外形为八边形，长 10.4 m，宽最大为 7.9 m，高度为 2.5 m，相比原承台高度 1.8 m 增加了 0.7 m。

补桩承台所用的 C 35 低收缩混凝土方量为 122.7 m3，垫层所用的 C 20 混凝土方量为 4.3 m3。

C 35 低收缩混凝土，要求 28 d 混凝土限制干缩率≤2×10-4，浇注前应进行混凝土配合比试验，确保混凝土的性能满足要求。

承台加固方案如图 2 所示。

图2 承台加固平面示意图

2.2 基坑围护措施

承台加宽施工开挖存在深基坑，承台设计底标高为 +0.2 m，坑底标高为 +0.1 m，周边地面标高为 +5.88 m，基坑挖深 5.78 m，基坑长约 12.5 m，宽约 13.8 m，基坑呈梯形，面积大致 160 m²。基于安全可靠、技术先进、经济合理、方便施工的原则，本工程基坑围护体系采用钻孔灌注桩+钢筋混凝土支撑，止水帷幕采用双排高压旋喷桩，灌注桩套打设置在旋喷桩中。

基坑围护桩基采用Φ800 mm 钻孔灌注桩，间距为1 000 mm，桩长为 15 m，桩顶标高为 5.88 m，桩底标高为 ﹣9.12 m，共计 53 根，混凝土采用水下 C 30。

钻孔灌注桩桩位偏差≤50 mm。桩身垂直度为 1/150，并确保不向坑内偏差和倾斜。桩身混凝土的充盈系数宜为1.05～1.20，≤1.30。成孔采用优质泥浆，以防泥皮过厚。

钻孔灌注桩采用隔桩施工，先期浇筑的桩与邻桩成孔安全距离 ≥4 倍桩径，并在灌注混凝土 36 h 后进行邻桩成孔施工。清孔分 2 次进行：第 1 次清孔在成孔完成后进行；第 2 次在钢筋笼和导管安放完毕后进行，确保桩底沉渣厚度≤100 mm。

施工期间进行成孔质量检验，检测数量不少于总桩数的10%，即 6 根。施工完毕后采用低应变动测法检测桩身完整性，检测数量不少于总桩数的 20%，且 ≥5 根，即 11 根。抗压强度试块每 50 m3混凝土≥1 组试块，且每台班 ≥1 组。

为确保基坑围护体系的稳定，基坑采用混凝土冠梁及支撑，冠梁宽 1 m，高 0.8 m，支撑宽 0.6 m，高 0.6 m，混凝土采用 C 30，钢筋采用 HPB 300、HRB 400。冠梁主筋保护层为 50 mm。

开槽浇注混凝土支撑，混凝土支撑浇注尽量减少施工缝。施工缝设在 1/3 跨度处。做好混凝土支撑的养护工作，以防出现裂缝，并在达到设计强度的 80% 以后再开挖基坑。混凝土支撑系统主筋连接采用焊接接头，单面焊 10d（d为钢筋直径），双面焊 5d，接头在同一断面处数量不超过 50%，并错开 35d。

土方开挖与支撑设置密切配合，施工前做好充分准备，保证开挖后及时设撑，在施工过程中尽可能缩短围护体无支撑的暴露时间和减小宽度、深度，钢筋混凝土支撑及冠梁宜掺加早强剂。围檩施工前凿除围护墙表面泥浆、混凝土松软层及凸出墙面的混凝土，保证围檩与围护墙间接触密实。支撑及围檩安装允许偏差如下。

（1）钢筋混凝土构件截面尺寸允差 + 20 mm、﹣10 mm。

（2）支撑轴线标高允差 ≤20 mm。

（3）同层支撑轴线平面位置允差 ≤30 mm。

（4）支撑构件两端的标高差 ≤20 mm 和支撑长度的1/600。

（5）支撑在竖向平面的挠度应该小于其计算跨度的1/800～1/600。

（6）围檩的水平挠度应该小于围檩计算跨度的1/1500～1/1000。

2.3 土体加固

本工程高压旋喷桩主要用于坑外止水帷幕、坑内被动区加固和雨水管处保护加固。旋喷桩采用三重管工艺。

坑外止水采用双排Φ800 mm @ 500 mm（局部 800 mm@ 450 mm），长度为 9.0 m，止水帷幕进入坑底以下 ≥3.0 m。旋喷桩水泥参量 ≥25%，水泥采用 P.O 42.5，水灰比0.8～1.0。

本工程基坑坑底位于淤泥质土层，为提高坑底被动区土压力，减少基坑侧壁变形和坑底隆起，在坑内采用Φ600 mm @ 400 mm 高压旋喷桩满堂加固，水泥掺量25%，28 d 无侧限抗压强度 ≥1.0 MPa，加固深度为坑内以下 3.0 m，加固时避开新建桥梁桩基。

本工程基坑内存在雨水管，为保护雨水管，在管两端采用Φ600 mm @ 400 mm 高压旋喷桩满堂加固，加固范围 4处 2.0 m×2.0 m，共 16 m2，加固体深度 9～10.0 m。高压旋喷加固工程量如表 1 所示。

表1 高压旋喷加固工程量表

加固后土体的重量 ＞19 kN/m，渗透系数 ＜1×10 cm/s，28 d 无侧限抗压强度 ≥1.0 MPa。

本工程围护桩桩间采用喷混凝土，喷混凝土厚度为 120 mm，桩间钢筋钉长度为 1.5 m，间距为 2.0 m，混凝土采用速凝混凝土。横向拉结钢筋通过局部剥除灌注桩混凝土保护层，与灌注桩箍筋焊接连接，钢筋网与拉筋绑扎连接。桩间混凝土强度达到 75% 后，才能开挖下段土层，桩间混凝土网喷一定长度后，预留与下段的搭接长度 ≥30d（d为钢筋直径）。

2.4 原有承台两侧补桩

16 号线秀浦路立柱（编号LZ 90）加桩采用Φ800 mm钻孔灌注桩，桩长为 45.000 m，桩顶标高 0.350 m，桩底标高－44.800 m，共计 6 根，混凝土采用水下 C 35。钻孔灌注桩需在钢筋笼周边内侧设置 3 根Φ50 mm 超声波检测管，壁厚 3 mm，检测完成后兼做桩底后压浆注浆管。

桩顶混凝土浇注应超过设计高程 1.0 m 以上，然后凿除，露出清洁密实的混凝土表面，凿除时须防止损坏桩身。

清孔后，孔底沉渣 ≤ 100 mm。

钢筋骨架可分段焊接，焊接时在同一截面内钢筋接头数量不得超过总数的 1/2，接头间距 ＞35d，且 ≥900 mm，焊接搭接长度 ≥10d。箍筋与主筋须电焊牢固。

7 号钢筋为加劲箍筋（设在主筋内壁），间距均为 2 m，其搭接部分为双面焊接。

通过在钻孔桩设置混凝土保护层垫块控制钢筋混凝土保护层厚度，混凝土保护层垫块强度 ≥C 40。

桩基均采用桩底后压浆。利用桩内声测管进行压浆，声测管性能满足压浆工艺要求，施工时必须防止超声波管道被杂物堵塞，影响后注浆施工及桩身质量监测。当钻孔灌注桩的水下混凝土龄期达到 14 d，对桩基进行超声波检测，检测完毕后方可开始对每根管道进行注浆。

对桩底采用开放式后压浆时，压浆宜分 3 次进行，且宜依次按 40%、40%、20% 的压浆量循环压入，压浆流量不宜超过 75 L/min，每次注浆时间的间歇不得超过 2～4 h。压浆量按 JTGD 63—2007《公路桥涵地基与基础设计规范》附录 N 公式 N.0.5 计算确定。进浆口压入混合水泥浆时，完成一次压浆后，均匀减压，防止压力浆倒流堵塞注浆孔。注浆管应深入沉渣下进行注浆。

2.5 原有承台植筋

补桩承台与原承台通过植筋相连，植筋布置要求为：原承台侧面最底层布置一层Φ25 mm 钢筋，间距 150 mm，钢筋伸出长度为 600 mm（承台东西向）共计 60 根或 800 mm（承台南北向）共计 76 根。

原承台侧面中部布置 5 层Φ16 mm 钢筋，间距 300 mm，钢筋层间交错布置，层间间距 300 mm，钢筋伸出长度为 500 mm，钢筋共计 344 根。

原承台顶面布置Φ16 mm 钢筋，间距 300 mm，钢筋伸出长度为 500 mm，钢筋共计 292 根。

立柱侧面布置 3 层Φ16 mm钢筋，间距 300 mm，钢筋层间交错布置，层间间距 250 mm，钢筋伸出长度为 500 mm，钢筋共计 72 根。

钢筋采用 HRB 400。Φ16 mm 钢筋锚固深度 ≥400 mm，Φ25 mm 钢筋锚固深度 ≥850 mm。钢筋数量如表 2所示。

表2 补桩承台植筋数量表

承台底层植筋 Z 1、Z 1 a 与 4 a、5 a，承台顶面植筋 Z 2 与 9 a 钢筋互焊，焊缝长度 10d（单面焊）或 5d（双面焊）（d为钢筋直径）。

植筋用胶粘剂采用 A 级胶，其质量和性能应符合 GB 50367—2013《混凝土结构加固设计规范》的相关规定。

在浇注新混凝土之前，必须按照施工规范有关规定的要求，对与新浇注混凝土有接触面的原结构表面严格按照施工缝处理，原结构表面混凝土保护层应 100% 凿除，露出原承台钢筋并冲洗干净，新老混凝土结合表面应凿成凹凸差 ≥6 mm 的粗糙面。

3 施工中对轨道交通立柱的监护

依据上海市工程建设规范 DG/TJ 08—2001—2016 J1 3459—2016《基坑工程施工监测规程》第 3.1.8 条规定，确定基坑开挖施工监测范围为基坑围护边线外 2H（H为基坑开挖深度）以内范围，故本基坑施工开挖监测范围约为 12.0 m 范围内，对 16 号线邻侧桥墩同进行监测。

对基坑外边缘 12.0 m 以外建（构）筑物、道路和管线等在施工中应进行巡视监测，一旦发现异常情况须及时通知参建各方，必要时追加其他监测项目。

基坑监测点总体布设原则有以下几个方面。

（1）监测点应充分结合基坑工程监测等级、基坑设计参数特性和基坑施工参数特性进行合理布置。

（2）监测点布置应最大限度反映基坑围护结构体系受力和变形的变化趋势。

（3）基坑围护体侧边中部、阳角处、受力（或变形）较大处应布置测点，重点区域应加密监测点。

（4）不同监测项目的监测点宜布置在同一断面上，便于数据比对。

（5）监测点间距布置应满足相关规范要求，应满足设计及相关单位的合理要求。

4 结 语

轨道交通安全是关乎市民百姓出行安全的大事，在不影响轨道交通正常运营的情况下，安全、快速地完成轨道交通基础结构的修复，是轨道交通主管部门和相关施工单位在后续轨道使用过程中将会不断面临的问题。本工程在实际施工过程中，技术运用效果非常明显，确保轨道交通正常运营，并通过加固控制了轨道交通立柱的沉降。这为今后类似的施工提供了较为成功的范例，具有一定的借鉴和参考价值。