在城市轨道交通工程的保护构筑物方法中，托换技术是一种重要且经常使用的主动保护方法，它使基础托换结构体系的受力更加精准，由于隧道开挖引起的建筑物沉降问题能够被定量分析和解决，在国外地铁施工修建过程中已被广泛采用。随着人类生活快速发展，地面空间的使用愈发地紧张，许多城市进入地下空间的大发展时期，与此同时，为了缓解地面的交通压力，越来越多的地铁正在修建，庞大的城市地下铁路网络正在逐步成形。为了广泛地满足群众的出行方便，同时又要符合设计规范的要求，需要在各种特定情况下进行施工作业，例如下穿建筑物、跨越河流隧道或下穿重点保护文物等。如果对这些特定情况下的修建不妥当处理，就会对人民群众的生命财产安全产生威胁，还会影响到地铁车站自身的结构安全，同时还会危及地面建筑和影响正常交通营运，所以在这些特定情况下修建地下铁路工程的施工难度会远大于其他条件下的地铁工程施工。为了避免城市居民的生活受地下铁路建设施工的影响，必须采取行而有效的防治措施，即控制地铁施工对周围环境的不利影响处于允许范围限值以内，以此保证车站基坑自身的安全与稳定。
桩基托换就是将上部结构对桩基的载荷，通过托换的方式，转移到新建基础。桩基托换的目的就是要在基本维持上部结构受力和变形不变、保证被托换建筑物使用安全的前提下，将需托换的既有桩基承受的上部荷载有效地转移到新施筑的托换结构上。桩基托换的关键是荷载转换，效果为变形控制，二者构成了桩基托换的核心，桩基托换的设计实施方案正是围绕此核心问题展开，并结合托换建筑物的现状条件进行研究。按照对变形控制程度的不同，桩基托换可分为主动托换和被动托换两种。主动托换时，通过预先对托换桩进行预压来消除部分沉降，可人为控制托换时及托换后的变形，使荷载分级转移，适合于托换荷载较大情况。被动托换时，变形无法人为控制，适合于托换荷载较小，上部结构对变形要求不严格的情况。
针对具体情况，现对本项目进行如下设计：
（1）郑州轨道交通5 号线工程左线下穿F 匝道2 根桩基，既有桩基桩长35 m，设计为摩擦桩。根据地质和桥梁结构情况，需采用主动桩基托换，托换后在托换梁底截断旧桩基，地铁隧道采用盾构施工。
（2）根据桥台和地铁线路平面位置情况，托换结构采用4 根桩基接托换梁结构，新桩基平面布置需同时考虑施工时对既有桩基影响和后续隧道施工的安全距离；为实现主动托换，托换梁在既有桩基处预留圆柱孔；在托换梁顶和台身底设有0.7 m 竖向距离作为主动托换顶升空间，在顶升完成后对顶升空间进行后浇筑。
（3）托换顶升采用同步式千斤顶系统，共4 台千斤顶，使顶升面平稳；每个千斤顶处设两个辅助支撑，以保证顶升稳定和安全；主动托换前需进行预顶升，顶升加载须分级加载，并需全过程进行监测。
（4）为了减小托换桩基结构的后期沉降和缩短工期（缩短对交通影响时间），托换桩底采用后压浆加固地基方法。
（5）桩基托换的实施需开挖台前及台后部分基础，托换结束后需对基础进行恢复。
桥台托换设计如图7.3.1～图7.3.5 所示。
图7.3.1 托换结构与既有桥台立面关系图
图7.3.2 托换结构与既有桥台侧面关系图
图7.3.3 托换结构平面图(www.xing528.com)
图7.3.4 托换结构Ⅰ—Ⅰ剖面图
图7.3.5 托换结构Ⅱ—Ⅱ剖面图
基坑采用半明挖半暗挖法施工。明挖部分采用围护桩+内支撑+土钉墙；暗挖部分采用大管棚+深孔注浆+型钢钢架。具体如图7.3.6～图7.3.9 所示。
图7.3.6 基坑平面图
图7.3.7 基坑A—A 剖面图
图7.3.8 基坑B—B 剖面图
图7.3.9 基坑C—C 剖面图
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