郑州环线盾构施工关键技术：桩基托换步骤！

本工程桩基托换施工共分为七步，分别为：施工准备、新建桩基施工、基坑围护及半明挖半暗挖施工、托换梁施工、顶升和截桩、托换节点施工、基坑回填。

第一步：施工准备

在施工前需对周边管线进行迁改；与交通主管部门协调施工期间进行重载交通控制；对施工场地进行围挡、场地平整；将既有桥台局部开挖至台底，对既有桥台高程和平面定位进行复核测量，并将复测结果反馈给设计、监理及业主等单位；委托第三方监测单位对桥梁、桥台布设监测点，并取得初始值；在桥面铺设10 mm 钢板。

第二步：新建桩基施工

在既有桩基复测并确认无误、测点布设报验完成后，对新建桩基进行定位、钻孔及浇筑；在钻孔灌注桩完成3～7 天，桩身强度达到70%以后，对桩底进行注浆处理。

新建桥桩及基坑明挖围护结构均采用钻孔灌注桩。新建桥桩桩长 50 m，直径1.3 m，共计4 根；明挖围护结构钻孔桩桩长分别为9.54 m、9.44 m、6.59 m，直径1 m，共计30 根。

新建桥桩结构见图7.3.10 所示。

围护结构钻孔桩见图7.3.11 所示。

图7.3.11　围护结构钻孔桩示意图

钻孔桩施工工艺流程见图7.3.12 所示。

图7.3.12　钻孔灌注桩施工工艺流程图

1）施工准备

在施工前，清除设计桩位范围内场地的杂物、障碍物，平整施工场地。整平夯实并进行硬化处理，使施工中的钻机保持稳定。

2）测量放线

根据施工测量控制点，用全站仪将轴线引测到施工部位，然后根据控制轴线测设桩的位置，并用木桩定出桩的位置。

根据引入施工现场的水准点标高，进行桩基施工时利用水准点和水准仪控制桩的标高。

3）护筒埋设

（1）护筒制作

护筒内径宜比孔径大200 mm，护筒长度1.5 m。护筒用5 mm 的钢板制作，在护筒的上、中、下各加1 道加劲筋，顶端焊2 个吊环，一为起吊用，二为绑扎钢筋笼吊杆，压制钢筋笼的上浮。护筒顶端同时正交刻四道槽，以便挂十字线，以备验护筒、验孔之用。在其上部开设2 个溢浆孔，便于泥浆溢出，进行回收和循环利用。

（2）埋设护筒

护筒具有导正钻具、控制桩位、隔离地面水渗漏、防止孔口坍塌、抬高孔内静压水头和固定钢筋笼等作用。

埋设时，先放出桩位中心点，在护筒外80～100 cm 过中心点的正交十字线上埋设控制桩，然后在桩位外挖出比护筒大60 cm 的圆坑，深度2.0 m。在坑底填筑20 cm 厚的黏土，夯实，然后将护筒用钢丝绳对称吊放进孔内，在护筒上找出护筒的圆心（可拉正交十字线），再通过控制桩放样，找出桩位中心。移动护筒，使护筒的中心与桩位中心重合，同时用水平尺（或吊线坠）校验护筒竖直后，在护筒周围回填含水量适合的黏土，分层夯实。夯填时要防止护筒偏斜，护筒埋设后，质量员和监理工程师验收护筒中心偏差和孔口标高。当中心偏差符合要求后，可钻机就位开钻。

护筒埋设准确、稳定，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于5 mm。校准后，护筒固定在正确位置，筒口应高出地面 100 mm。底部用黏土沿护筒外侧四周分层回填夯实，为减少回填对护筒的扰动，地面以下20 cm 采用直接灌浆。

4）钻机就位

安设钻机时地面应平整，以保证钻机的平稳。同时调整机架，使钻机天轮槽口、钢丝绳、钻头保持在一个铅直线上，不发生倾斜移位现象，保证钻机对中误差小于2 mm。施工前，钻机应先试运转检查，以防止成孔过程中发生故障。

5）泥浆管理

（1）泥渣存放区和泥浆池的设置

由于本工程施工场地狭小，钻孔桩施工所需泥浆池在本场地内无法设置，拟采取在相邻的未来北路站东场地黄河路立交东环路上（因施工已断路）放置1 个泥浆池，2个废浆池。泥浆池方量不小于100 m3，废浆池每个不小于40 m3，废浆池轮换使用。

（2）泥浆制备

选用黏土泥浆，黏土含胶体率不低于95%，含砂率不大于4%，造浆能力不低于2.5 L/kg。制浆前，先将黏土打碎，使其易于成浆，缩短搅拌时间，黏土在水中浸透并用拌和机搅拌均匀。对新制泥浆及再生泥浆均设专人采用专用仪器进行质量控制。其主要技术指标详见表7.3.1。

表7.3.1　泥浆技术指标表

泥浆使用过程中，每班要抽取样品，测试泥浆性能指标。在钻进过程中，随时注意泥浆液面，发现漏失和黏度下降及时报告，以便及时采取措施。使用后的泥浆存放在沉淀储浆池内，循环使用后的废弃泥浆经泥浆处理系统处理，晾晒后用汽车运至指定地点弃置。

（3）测量项目及要求

① 全班工作日开始时，测定一次闸门口泥浆下面0.5 m 处的全套指标以后钻进过程中，每隔2 h 测定一次进浆口和出浆口的比重、含砂量、pH 值等指标。

② 在停钻过程中，每天测一次各闸门出口处0.5 m 处的全套指标。

（4）泥浆的拌制

为了有利于膨润土和羧甲基纤维素完全溶解，应根据泥浆需用量选择澎润土搅拌机，其转速宜大于200 r/min。

材料的投放顺序，应先注入规定数量的清水，边搅拌，边投放膨润土，膨润土大致溶解后，均匀地投入羧甲基纤维素，然后投入分散剂，最后投入增大比重剂及渗水防止剂。

（5）泥浆的护壁

① 施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0 m 以上，在受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位1.5 m 以上。

② 循环泥浆要求：

注入孔口泥浆性能指标：泥浆比重应不大于1.10，黏度18～20 Pa·s。排出孔口泥浆性能指标：泥浆比重应不大于1.25，黏度18～25 Pa·s。

③ 在清孔过程中，应不断置换泥浆，直至浇筑水下混凝土。

④ 废弃的泥浆、渣应按环境保护的有关规定处理。

6）成 孔

（1）钻孔前，调平钻机，保持钻机垂直稳固。开钻前将钻头着地，进尺深度调整为零。

（2）钻进时原地顺时针旋转开孔，然后以钻斗自重、钻杆自重加以液压力作为钻进压力，初钻压力控制在90 kPa 左右，钻速先慢后快。

（3）不同地质条件采取不同类别的旋挖钻机钻头进行施工。

（4）当钻杆充满钻渣后，停止下压及回旋，逆时针方向转动动力头，稍向下送行，关闭钻头回转底盖。缓慢上提钻斗，避免钻头碰撞孔壁。提离孔口后，钻机自身旋转至自卸车处，用动力头顶压顶杆，将底盖打开，倾卸钻渣。然后关闭底盖，旋回孔位，对准孔位慢慢将钻斗放至孔底钻孔，重复进行。当出现钻杆跳动、钻机摇晃、钻不进尺等异常情况时，立即停机提钻检查，查明原因妥善处理后再钻，直至钻至设计深度。

（5）钻进过程中要随时不断补充泥浆，使孔内始终保持高于地下水位1～1.5 m 的水头高度，同时应根据土质情况调整泥浆配方和比重。钻至设计标高时用带有活门的筒形钻清理沉渣，即一次清孔。当孔壁泥浆皮沉淀较厚时，可用扫孔钻头上下往复，扫刷孔壁。

（6）清孔后提出钻头，由质量员和工程监理进行孔径、孔深、垂直度检测，验收合格后，移走钻机，盖好盖板，进行下道工序施工。

7）成孔质量检查

桩成孔质量检测方法采用声波孔壁测定仪法，在每根成孔完毕后，利用圆环测孔法进行测试桩成孔质量。

采用泥浆护壁成孔工艺的灌注桩，浇灌砼之前，孔底沉渣应≤100 mm。假如清孔不良，孔底沉渣太厚，将影响桩端承力的发挥，从而大大降低桩的承载力。常用的测试方法为垂球法进行测试。

垂球法是利用质量约1 kg 的铜球锥体作为垂球，顶端系上测绳，把垂球慢慢沉入孔内，施工孔深与测量孔深即为沉渣厚度。

8）清 孔

（1）两次清孔

第一次清孔：钻至设计标高时用带有活门的筒形钻清理沉渣，即一次清孔。当孔壁泥浆皮沉淀较厚时，可用扫孔钻头上下往复，扫刷孔壁。

第二次清孔：在灌注砼导管安放完成后，对孔深、空底沉渣、泥浆比重等进行复测。如果孔底沉渣厚度及泥浆比重超出规定时，利用灌注导管采用反循环清孔，在钢筋笼、导管下好后进行，第二次清孔时间不少于30 min，测定孔底沉渣≤100 mm，方可停止清孔。测定孔底沉渣，用重锤测试，测绳读数一定要准确，用3～5 个孔必须校正一次。

（2）清孔标准

第二次清孔注入泥浆相对密度为1.05 左右，漏斗黏度18～22 Pa·s，第二次清孔后，孔底50 cm 处泥浆的相对密度应控制在1.15 左右，不超过1.20。清孔结束后，要尽快灌注混凝土，其间隔时间不能大于30 min。

9）钢筋笼制作

由于施工场地限制，本工程钢筋笼加工场地选择正在施工的未来北路站东侧基坑场地内。

（1）钢筋骨架绑扎顺序

① 主筋调直，在调直平台上进行。

② 骨架成形，在骨架成形架上安放架立筋，按等间距将主筋布置好，用电弧焊将主筋与架立筋固定。

③ 将骨架抬至外箍筋滚动焊接器上，按规定的间距缠绕箍筋，并用电弧焊将箍筋与主筋固定。

（2）主筋接长

主筋连接采用机械连接，主筋对接在同一截面内的钢筋接头数不得多于主筋总数的50%，相邻两个接头间的距离不小于主筋直径的35 倍，且不小于500 mm。

（3）钢筋笼保护层

为确保桩混凝土保护层厚度，应在主筋外侧设钢筋定位器，保证钢筋保护层厚度不小于57 mm。

钢筋笼制作允许偏差见表7.3.2。

表7.3.2　钢筋笼制作允许偏差

（4）钢筋笼的堆放

钢筋笼堆放应考虑安装顺序、钢筋笼变形和防止事故等因素，堆放不准超过二层。

10）钢筋笼吊放

（1）起吊钢筋笼采用扁担起吊法，起吊点在钢筋笼上部箍筋与主筋连接处，吊点对称。

（2）钢筋笼设置3 个起吊点，以保证钢筋笼在起吊时不变形。

（3）吊放钢筋笼入孔时，实行“一、二、三”的原则，即一人指挥、二人扶钢筋笼、三人搭结。施工时应对准孔位，保持垂直，轻放、慢放入孔，不得左右旋转。若遇阻碍应停止下放，查明原因进行处理。严禁高提猛落和强制下入。

（4）围护桩钢笼最长约10 m，采用整根加工一次性吊装。新建桩基钢筋笼较长，分成3 节，按照18 m+18 m+14 m 加工，采用孔口焊接；螺旋筋与主筋采用点焊，环向架立筋与主筋采用点焊，环向架立筋接头采用单面焊10d。

（5）放钢筋笼时，要求有技术人员在场，以控制钢筋笼的桩顶标高及钢筋笼上浮等问题。

（6）成型钢筋笼吊放、运输、安装，应采取防变形措施，不得在其吊运中变形。

（7）按编号顺序，逐节垂直吊焊，上下节笼各主筋应对准校正，采用对称施焊。按设计图要求，在加强筋处对称焊接保护层定位钢板。按图纸补加螺旋筋，确认合格后，方可下入。

（8）钢筋笼安装入孔时，应保持垂直状态。避免碰撞孔壁，徐徐下入，若中途遇阻不得强行墩放（可适当转向起下）。如果仍无效果，则应起笼扫孔重新下入。

（9）钢筋笼按确认长度下入后，应保证笼顶在孔内居中，吊筋均匀受力，牢靠固定。

11）水下混凝土灌注

本工程选用商品砼，砼灌注采用导管水下灌注法。

采用直径250 mm 无缝钢管导管，连接方式采用法兰，确保连接密封，不得漏水。导管顶部设置漏斗。储料斗应有足够的容量以储存砼（即初存量），以保证首批灌入的砼（即初灌量）能达到要求的埋管深度。隔水塞采用球状塞，隔水塞在灌注砼时应能舒畅下落和排出。

（1）灌注前准备工作：

① 根据桩径、桩长和灌注量合理选择导管、起吊运输等机具设备的规格型号。

② 导管吊入孔时，应将橡胶圈或胶皮垫安放周整、严密，确保密封良好。导管在桩孔内的位置应保持居中，防止跑管，撞坏钢筋笼并损坏导管。导管底部距孔底（孔底沉渣面）高度，为300～500 mm。

③ 将隔水塞或滑阀用8 号铁丝悬挂在导管内水面上。

（2）施工顺序：

① 滑阀（隔水塞）式导管法灌入水下砼的施工顺序：

放钢筋笼→安设导管→使滑阀（或隔水塞）与导管内水面紧贴→灌注首批砼→连续不断灌注直至桩顶→拔出护筒。

② 灌注首批砼：

在灌首批砼之前最好先配制0.1～0.3 m3 水泥砂浆放入滑阀（隔水塞）以上的导管和漏斗中，然后再放入砼，确认初灌量备足后，即可剪断铁丝，借助砼重量排出导管内的水，使滑阀（隔水塞）留在孔底，灌入首批砼。

首批灌注混凝土数量应能满足导管埋入混凝土中1.2 m 以上。

③ 连续灌注砼：

首批砼灌注后，应连续灌注，中途不得间断。在灌注过程中，应经常用测锤测量砼面的上升高度，并适时提升、逐级拆卸导管，保持导管的合理埋深。探测次数一般不宜少于所适用的导管节数，并应在每次起升导管前，探测一次管内外砼面高度。遇特别情况（局部严重超径、缩径、漏失层位和灌注量特别大时的桩孔等）应增加探测次数，同时观察返水情况，以正确分析和判定孔内的情况。

④ 导管埋深：

在水下灌注砼时，应根据实际情况严格控制导管的最小埋深，以保证桩身砼的连续均匀，不使其可能裹入砼上面的浮浆皮和土块等，防止出现断桩现象。对导管的最大埋深，则以能使管内砼顺畅流初出，便于导管起升和减少灌注提管、拆管的辅助作业时间来确定。最大埋深不宜超过最下端一节导管的长度。灌注接近桩顶部位时，为确保桩顶砼质量，漏斗及导管的高度应严格有关规定执行。

⑤ 砼灌注时间：

砼灌注的上升速度不得小于2m/h。灌注时间必须控制在埋入导管中的砼不丧失流动性时间。必要时可掺入适量缓凝剂。

⑥ 桩顶的灌注标高及桩顶处理：

桩顶的灌注标高按照设计要求，且应高于设计标高0.8 m 以上，以便清除桩顶部的浮浆渣层。

12）施工注意事项

（1）导管法施工时注意事项：

① 灌注砼必须连续进行，不得中断。否则先灌入的砼达到初凝，将阻止后灌入的砼从导管中流出，造成断桩。

② 从开始搅拌砼后，在1.5 h 之内应尽量灌注完毕。

③ 随孔内砼的上升，需逐步快速拆除导管，时间不宜超过 15 min，拆下的导管应立即冲洗干净。

④ 在灌注过程中，当导管内砼不满含有空气时，后续的砼宜通过溜槽徐徐灌注漏斗和导管，不得将砼整斗从上面倾入管内，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡胶垫而使导管漏水。

（2）为防止钢筋笼上浮应采取的措施：

① 在孔口固定钢筋笼上端。

② 灌注砼的时间应尽量加快，以防止砼进入钢筋笼时，流动性过小。

③ 当孔内砼接近钢筋笼顶时，应保证埋管深度，放慢灌注速度。

④ 当孔内砼面进入钢筋笼1～2 m 后，应适当提升导管，减少导管埋置深度，增大钢筋笼在下层砼中的埋置深度。

（3）在灌注将近结束时，由于导管内砼柱高度减少，超压力降低，而使管外的泥浆及所含渣土稠度和比重增大。如出现砼上升困难，可在孔内加水稀释泥浆，亦可掏出部分沉淀物，使灌注工作顺利进行。

（4）依据孔深、孔径确定初灌量，初灌量不小于1.5 m3，且保证一次埋管深度不小于1 m。

（5）水下混凝土的灌注要连续进行，为此在灌注前需做好各项准备工作，同时配备发电机1 台，以防停电造成事故。

（6）水下混凝土灌注过程中，勤测砼面上升高度，适时拔管，最大埋管深度不大于6 m，最小埋管深度不小于2 m。桩顶超灌高度控制在0.8～1 m，既保证桩顶砼强度，又防止材料浪费。

（7）其他注意事项：

① 在堆放导管时，须垫平放置，不得搭架摆设。

② 在吊运导管时，不得超过5 节连接一次性起吊。

③ 导管在使用后，应立即冲洗干净。

④ 在连接导管时，须垫放橡皮垫并拧紧螺栓以免出现漏水、漏气等现象。

13）孔底注浆

在桩身灌注3～7 d 后，混凝土强度达到70%时，对桩底进行注浆，使桩底密实、稳固。

图7.3.13　钻孔灌注桩声测管和压浆管布置示意图

14）成桩质量检查

（1）桩基混凝土质量直接影响工程整体的质量与安全，成桩后必须进行检测，采用声波探测法进行检测（声测管埋设如图7.3.13 所示）。施工中严格控制作业工艺，确保所有基桩混凝土质量。

（2）质量要求：混凝土强度必须符合设计要求，桩无断层或夹层，钻孔灌注桩桩底不高于设计标高，其允许偏差见表7.3.3。

表7.3.3　钻孔灌注桩成桩允许偏差

第三步：基坑围护及半明挖半暗挖施工

在新建桩基施工完成后，进行半明挖半暗挖基坑施工。

（1）先施工明挖部分围护结构钻孔桩，桥下部分需下挖一级土方进行施工。

（2）围护结构钻孔桩施工完成后施作桩顶冠梁。

（3）施作通道大管棚。

（4）开挖通道两端头的基坑，进行支护及架设门式框架。

（5）对暗挖通道进行深孔注浆。

（6）从北侧门式框架开始进洞，每次进尺 0.5 m，及时进行型钢支护；随型钢支护施工，在冠梁与型钢支护顶部间及时架设型钢支撑。

（7）开挖明挖部分土体至托换梁底部。

托换梁基坑暗挖部分位于桥台台背范围，为控制暗挖施工时拱顶沉降，减少对台背的破坏，在受暗挖影响范围内打设大管棚。大管棚打设范围如图7.3.14 所示。

图7.3.14　暗挖段大管棚打设范围示意图

大管棚施工工艺流程图如图7.3.15 所示。

图7.3.15　大管棚施工工艺流程图(www.xing528.com)

暗挖通道采用上下台阶法进行施工，采用型钢拱架进行支护。拱架间距 0.5 m，连接筋内外侧各设置1 根，直径φ22、环向间距1 m。初期支护C25 喷射砼厚35 cm，每循环进尺1 榀。靠近托换梁一侧边墙只架设型钢钢架及连接筋，不喷射混凝土。进出洞口位置联立3 榀型钢拱架，大管棚两端设置I25a 型钢门式框架，架底设置800 mm×500 mm×300 mm 混凝土基础，用于支撑大管棚。

具体如图7.3.16 所示。

图7.3.16　暗挖纵剖图

（1）初喷5 cm 厚砼、立拱架、焊连接筋、挂钢筋网

① 初喷5 cm 厚砼

开挖完成后，先检查开挖断面净空，有欠挖时必须处理，检查合格后立即初喷5 cm厚砼。

② 立钢架

a.钢架现场加工并检验合格后，运至现场安装。

b.钢架按设计里程架立，钢架须与初喷砼紧贴，并将钢架底部的虚土清理干净，拱脚并用方木垫实。当钢架与初喷砼之间有较大间隙时应安设垫块，然后用喷砼喷密实。每榀钢架必须架立竖直，且在同一里程上。

c.钢架安装位置要准确，各节点对齐，各节钢架间以螺栓连接。连接螺栓必须上齐拧紧，如确有困难，必须在两对连接板之间加焊短钢筋。

d.钢架须垂直于隧道中线，上下左右偏差小于±5 cm，钢架倾斜度小于±2 cm。当拱脚标高不准确时，不得用土回填，而应设置钢板调整，必要时可用砼加固基底，使拱脚位于设计标高位置；钢架的安设应在开挖后2 h 内完成。

③ 焊连接筋及挂钢筋网

a.连接筋采用单面焊，搭接长度不小于10d。连接筋分别与两侧主筋焊连。交错分布、前后保持顺直。

b.钢筋网现场人工安装，利用钢架或注浆管头点焊固定，铺设应平整，钢筋网之间搭接不小于15 cm，并点焊连接。

（2）喷射混凝土

① 喷砼前清理原初喷砼层表面的浮渣、附土等杂物，经检查合格后方可施喷。

② 喷射混凝土混合料搅拌时间不小于2 min。原材料的称量误差为：水泥、速凝剂±1%，砂石±3%；拌和好的混合料运输时间不得超过2 h；混合料随拌随用。

③ 混凝土喷射机具性能良好，输送连续、均匀，技术性能满足喷射混凝土作业要求。

④ 喷射混凝土作业前，清理受喷面并检查断面尺寸，保证尺寸符合设计要求。喷射混凝土作业区有足够的照明，作业人员佩戴好作业防护用具。

⑤ 喷射混凝土在格栅架立后立即进行，作业符合下列要求：

a.喷射混凝土分段分片进行。喷射作业自下而上，先喷格栅钢架与土体间隙部分，后喷上下两钢架之间部分。

b.喷嘴按螺旋形轨迹一圈压半圈的方式沿横向移动，层层射捣，使混凝土均匀密实，表面平整。喷嘴与喷涂面尽量保持垂直，喷嘴与受喷面的距离宜为0.6～1.2 m，以减少回弹，提高喷混凝土质量。

c.喷射混凝土分层进行，一次喷射厚度为7～10 cm，后喷一层应在先喷一层凝固后进行。若终凝后或间隔1 h 后喷射，受喷面应用风水清洗干净，喷射混凝土终凝2 h后开始洒水养护。

（3）锁脚锚管

在上台阶钢架架设完成后应在拱脚位置打设锁脚锚管。锁脚锚管采用φ42 钢管，长度3 m，打设角度向下45°，每榀每侧各两根。锁脚锚管应与型钢拱架焊接牢固。锁脚锚管具体如图7.3.17 所示。

图7.3.17　锁脚锚管示意图

（4）回填注浆

为保证暗挖初支背后密实，在初支喷射混凝土前在钢架上安装初支背后回填注浆管，注浆管采用Φ42 钢管，单根长度0.5 m，纵向4 m 一组，当有超挖时应适当加长。回填注浆管在顶部埋设1 根，边墙埋设2 根。具体如图7.3.18 所示。

图7.3.18　回填注浆管示意图

① 机具准备

注浆机具主要为：注浆机、浆液搅拌机、搅拌桶、空压机等。注浆前应检查各机具的完备情况，保证注浆能够顺利进行。

② 清理注浆管

注浆前应对预埋的注浆管进行清理，将其孔口堵塞的棉纱及喷砼时飞溅的混凝土清理干净。

③ 压水试验

回填注浆施工每班注浆前应进行注水试验，检查注浆机的注浆效果，各仪表压力是否正常，管路是否畅通，注浆管及管路是否漏水，如各项均正常方能进行注浆作业。

④ 浆液配制

初支回填注浆材料采用1：1 水泥浆。

浆液所用材料为42.5 普通硅酸盐水泥。

浆液配制应严格按照试验确定的配比进行浆液制作。

浆液应搅拌均匀，搅拌时间不少于3min，在注浆过程中应不停地进行搅拌，配制的浆液应在2 h 内用完，并做好施工记录。

⑤ 注浆施工

初支背后回填注浆应沿每环注浆管由低到高、由下往上进行注浆。注浆压力0.3～0.5 MPa。注浆前先检查导管孔口是否达到密闭标准，以防漏浆。当注浆压力达到设计终压不少于20 min，进浆量仍达不到注浆终量时，亦可结束注浆。注浆结束后，将管口封堵，以防浆液倒流管外。

第四步：托换梁施工

在开挖至托换梁底部时，对既有桥台底部垫层进行清理，并在台底植筋和施作预埋件；将开挖基地清理平整，施作垫层；进行托换梁钢筋绑扎、模板支设、混凝土浇筑。

（1）钢筋原材料要求

① 车站主体结构所使用的HPB300 和HRB400 钢筋符合现行国家标准的规定。

② 进场钢筋具有出厂质量证明书或试验报告单、按炉罐（批号）及直径分批检验，同批次钢筋不大于60 t 检验一次，并通知监理见证取样。检验内容包括外观检查及力学性能试验，合格后方可使用。

③ 钢筋在加工过程中发生脆断、弯曲处裂缝、焊接性能不良或有力学性能显著不正常（例如屈服点过高）等现象时，该批钢筋进行化学成分检验或其他专项检验。

④ 进场钢筋平直、无损伤，并且其表面没有裂缝、油污、结疤、折叠、颗粒状或鳞片状老化锈。

⑤ 进场钢筋分类、分批堆放，并挂牌标识，严禁混乱堆放。

⑥ 钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不小于1.25；屈服强度实测值与强度标准值的比值不小于1.3。

（2）钢筋加工

① 钢筋加工前对在运输过程中有弯折现象的进行调直。钢筋加工的形状、尺寸符合设计要求；钢筋表面洁净、无损伤、油渍和锈蚀。钢筋级别、钢号和直径符合设计要求。

② 钢筋的切割按下列步骤进行：

a.根据工程需要和钢筋长度做好配料，统筹安排，降低损耗。

b.操作前调整好定尺板位置，经试切1～2 根，核对好尺寸后方可成批生产。

c.断料后，根据料牌上所写的钢筋种类、直径、尺寸和根数分别堆放。

d.钢筋切断的质量要求：钢筋切断过程中，如发现有劈裂、缩头以及严重的弯头时，将该部分切除；如发现该钢筋的硬度过硬或过软，与级别不相称时，则对该批钢筋进一步检验；钢筋切断长度的偏差，不得大于各种配筋的允许偏差范围。

（3）机械连接

① 钢筋用切割机下料，要求钢筋端面与钢筋轴线垂直。

② 钢筋丝头的牙形、螺距必须与连接套的牙形、螺距相吻合，有效丝扣的秃牙部分累计长度小于一扣周长的1/2。

③ 钢筋连接工程开始前及施工过程中，应对每批进场钢筋进行接头工艺检验，工艺检验应符合下列要求：

每种规格钢筋接头试件不应少于3 根。对接头试件的钢筋母材应进行抗拉强度试验。3 根接头试件的抗拉强度均应满足现行国家标准《钢筋机械连接通用技术规程》的规定。

④ 钢筋连接。

连接套规格与钢筋规格必须一致，并保证丝头和连接套筒内螺纹干净，完好无损，如果发现杂物或锈蚀，可用钢丝刷清除。

钢筋连接时用工作扳手将丝头在套筒中央位置顶紧，采用加锁母型套筒时应用锁母锁紧。

对于标准型连接接头连接：首先用工作扳手将连接套与一端的钢筋拧到位，然后再将另一端的钢筋拧到位。对于活连接型接头连接：先对两断钢筋向连接套方向加力，使连接套与两端钢筋丝头上扣，然后用工作扳手旋转连接套，并拧紧到位。在水平钢筋连接时，一定要将钢筋托平对正后，再用工作扳手拧紧。

被连接的两钢筋端面应处于连接套的中间位置，偏差不大于一个螺距，并用工作扳手拧紧，使钢筋端面顶紧。

每连接完一个接头必须立即用油漆做上标记，防止漏拧。

⑤ 钢筋连接质量检查。

外观质量检查：在钢筋连接生产中，操作人员应对所有接头逐个进行自检，然后有质检工程师随机抽取同规格接头数的10%进行外观质量检查。应满足钢筋与连接套的规格一致，外露丝扣不得超过1 个完整扣，并填写检查记录。如发现外露丝扣超过1 个完整扣，应重拧或查找原因及时消除，并用工作扳手抽检接头的拧紧程度。若有不合格品，应全数进行检查。

单向拉伸试验：接头的现场检验应按批进行。同一施工条件下采用同一批材料的同等级、同型式、同规格接头，以500 个为一个验收批进行检验和验收，不足500 个也作为一批。

对接头的每一验收批，必须在工程中随机抽取3 个试件做拉伸试验，按《钢筋机械连接通用技术规程》 （JGJ107—2003）设计要求的接头性能等级进行检验与评定。

（4）钢筋绑扎、安装

① 钢筋绑扎前应准确放样，确保钢筋砼保护层厚度。钢筋绑扎完毕后，复核钢筋位置是否正确。振捣砼时防止碰撞钢筋，浇筑完混凝土后立即修整甩出的钢筋位置，防止柱、墙筋位移。

② 钢筋绑扎施工时，应注意钢筋接头设置在受力较小的位置，同一截面的接头百分率和钢筋错开要求满足设计及规范要求。

③ 在结构端头、拐角、节点等特殊部位钢筋的锚固应符合设计及规范要求。

（5）托换梁顶部预埋钢板

在托换梁钢筋安装完成后，进行预埋件安装。托换梁预埋件为4块1100 mm×800 mm×20 mm 钢板，预埋钢板及埋设位置大样图如图7.3.19、7.3.20 所示。

图7.3.19　托换梁预埋钢板位置图

图7.3.20　托换梁预埋钢板大样图

模板采用钢模；主次楞均采用48 钢管，次楞间距200 mm，主楞采用双钢管，间距600 mm。模板与围护结构间采用600 mm×600 mm×600 mm 钢管支架，具体如图7.3.21。

图7.3.21　托换梁模板示意图

模板表面的锈迹进行处理，采用角磨机将焊硫打磨处理后涂刷高效脱模剂。模板支撑稳固、表面平整，相邻两模板之间拼缝采用双面胶粘合，保证密封良好，不得使用凹凸不平板面模板。模板之间用螺栓连接固定，相邻模板拼缝高差不大于2mm，模板与横竖带之间连接密切并与支架系统连接稳固。

第五步：顶升和截桩

在托换梁强度达到 100%以后，对托换桩进行堆载预压；同时在托换梁与既有桥台间布设千斤顶及辅助支撑；堆载预压完成后，实施主动托换顶升，分10 级进行加载，每级加载为设计理论荷载的10%；待托换结构沉降趋于稳定后对北侧原桩基进行截断。

为使荷载转移到托换桩时前期沉降量趋于稳定，消除桩基先期沉降，对托换桩进行堆载预压和预顶升。托换梁混凝土强度达到100%后，对托换梁桩基进行堆载预压。堆载采用堆载混凝土块，南侧1、2 号托换桩堆载各约110 t，北侧3、4 号托换桩堆载各约90 t，待新桩沉降数据稳定后撤除堆载。在对托换桩进行预压的过程中，托换桩会产生沉降，严密监测托换结构各项指标，如指标有突变情况，立即停止加载，及时通知业主、设计和监理单位进行协商处理。

1）自锁千斤顶的安装

在托换梁的预埋钢板上布置4 台带自锁装置的200t 液压千斤顶。

该托换工程选用带螺旋装置的200 t 液压千斤顶，该千斤顶顶身长度395 mm，底座直径375 mm，螺旋装置高度为100 mm，行程为140 mm（如图7.3.22）。千斤顶均配有液压锁，可防止任何形式的系统及管路失压，从而保证负载的有效支撑；该千斤顶所带螺旋装置在负载情况下可以将液压千斤顶机械锁死，防止了柱被托换时的沉降和阻止截桩时柱的沉降。千斤顶参数见表7.3.4。

图7.3.22　带螺旋装置的顶升千斤顶

表7.3.4　带螺旋装置的顶升千斤顶参数

2）钢垫块安全装置的安装

可调自锁千斤顶预顶到位时及时安装钢垫块安全装置并用楔型钢板打紧。安装时采用对称布置。钢垫块安全装置的安装是主动托换施工中相当关键的一项步骤，也是主动托换实施中控制上部结构变形与新桩预压所产生沉降的保证。施工工艺要求其结构形式必须满足预顶过程中具有可调性和稳定性；同时钢垫块加设完成后与预埋钢板焊接连接，使原有桥台与托换梁之间形成整体，进一步保持桥台稳定。具体布置见图7.3.22。

图7.3.23　钢垫块设计图

顶升均采用同步顶升施工。

托换预顶升，采用逐级增大10%的油源压力方式加压，预压到设计给定的理论值（每个千斤顶理论顶升荷载1 168 kN），而后对千斤顶上的螺旋自锁装置锁死，该状态保持2～3 d 使托换桩的沉降量趋于稳定。

（1）预顶升完成后，逐步撤出堆载，实施主动托换顶升。主动托换顶升采用以力和位移双控方式来实现主动托换，即逐级增大10%的油源压力方式加压，直至达到理论值，每级加载完成后同步调整千斤顶及辅助支撑高度，且控制台底顶升位移值不超过1 mm，达到完全托换原桩基。一旦发现台底荷载转移托换梁过程中台底产生1 mm的上挠量时，立刻停止顶升作业，向有关单位报告，召开会议讨论解决措施。在主动顶升过程中应严格监控混凝土托换梁的挠度变形值，以确定每级千斤顶的压力值与托换梁混凝土挠度变形的关系，为下一步截桩理论分析做准备。

（2）在顶升完成后，将千斤顶油源压力锁死、螺旋自锁装置锁死，利用油压传感器监测千斤顶的压力，同时监测既有桩基的应力变形，调整千斤顶的油源压力，确定台底荷载完全转换至托换梁，对辅助支撑进行固定。

（3）同步顶升要求：

① 在既有桥台底面顶升位置及托换梁顶面顶升位置必须按照设计要求设置钢板，防止应力集中而使既有桥台及托换梁发生破坏。

② 顶升必须逐级施加顶升力，每级施加10%的理论荷载，直至达到设计顶升力，不允许一次性施加至设计顶升力。

③ 为了保证梁体及桥台安全性，采取以力和位移双控方式来实现主动托换，严格保证各顶升位移的同步，顶升位移控制在1 mm。

④ 顶升过程中，桥台顶升吨位过大，如果出现千斤顶漏油或故障，可能导致桥台的纵横向不均匀顶升，严重时可能导致桥台倾斜。因此，在顶升过程中需采用安全钢垫板保护，每施加一级，增加一层安全钢垫板。保证即使出现故障等，既有桥台、箱梁等也不会出现过大下沉。

⑤ 顶升过程中必须进行精密监测，一旦发现台底荷载转移托换梁过程中台底产生1 mm 的上挠量时，立刻停止顶升作业，向有关单位报告，召开会议讨论解决措施。

根据原桩基对盾构施工的影响，只截断北侧原桩基。

（1）截桩前应满足的条件：

① 必须在顶升施工完成，千斤顶的螺旋自锁装置已锁死，并进行辅助支撑固定后。

② 托换梁、既有桥台、箱梁监测数据达到稳定状态。

（2）截桩采用金刚石绳锯对托换梁底的桩身进行逐根切割，切割缝宽2 cm。

（3）施工注意事项：

① 截桩位置在托换梁底面下50 cm 位置。

② 在切割过程中采用18 mm 厚的钢板塞入切割缝中，作为千斤顶失效的结构安全措施。

③ 在截桩过程中，时刻监测托换梁的内力和位移，若产生较大的位移或监控值发生突变，立刻停止截桩，通知相关单位讨论处理。

④ 北侧原装基截断完成后，台底荷载完全转移至托换梁上，托换梁上的千斤顶与辅助支撑共同承受全部台底荷载。

第六步：托换节点施工

待截桩完成托换结构趋于稳定后，固定辅助支撑；后浇托换节点施工，与既有桥台进行连接。

（1）千斤顶向辅助支撑的荷载转移

原桩基截断后，实施千斤顶向辅助支撑的荷载转移，保持监测。

具体做法为：

① 增大千斤顶油压，对桥台再一次顶升，顶升位移控制在0.5 mm，然后对辅助支撑进行打钢楔固定。

② 逐渐减少台底千斤顶的油压，使千斤顶荷载逐渐向支撑转移，转移过程中台底下降位移不超过0.5 mm，若超限，需增大油压抬顶台底，重新对辅助支撑进行打楔固定；在转移中，如有超限，反复上述步骤进行操作。

③ 在台底竖向位移满足限制要求、千斤顶油压表读数为零时，即完成了千斤顶向辅助支撑的荷载转移。

④ 转移完成后，对钢楔及台底预埋钢板进行焊接固定，后续将辅助支撑与千斤顶共同浇注于托换节点混凝土中。

（2）原桩基与托换梁间的缝隙施工

浇筑托换节点前，先用细石收缩补偿混凝土填筑既有桩基与托换梁之间的预留缝隙。

细石收缩补偿混凝土强度等级为C40，限制膨胀率为0.025%。掺膨胀剂混凝土的胶凝材料用量（水泥、膨胀剂和掺合料的总量）不低于350 kg/m3。

浇筑前将原桩基表面杂物等清理干净，并保持湿润，将混凝土灌注后，采用插入式振捣器或木棍捣固密实。浇筑完成后进行潮湿养护，养护时间不少于14 d。

（3）托换节点钢筋混凝土施工

千斤顶向辅助支撑的荷载转移后，对台底和托换梁的预埋钢筋进行焊接，并绑扎托换节点其他钢筋。保持台底面和托换梁顶面潮湿，采用补偿收缩混凝土浇筑托换节点，并对托换节点顶部进行二次压力注浆。

相关钢筋布置如图7.3.24～7.3.27 所示。

图7.3.24　托换梁与既有桥台预埋筋布置图

图7.3.25　托换梁与既有桥台后浇段箍筋布置图

图7.3.26　托换梁与既有桥台预埋筋A—A 剖面图

图7.3.27　托换梁与既有桥台预埋筋B—B 剖面图

第七步：基坑回填

后浇托换节点施工完成后，对开挖基坑进行回填。

基在托换工艺施工完成后应予以回填，消除隐患。在基坑填埋之前，将基坑内积水和杂物清理干净，符合回填的虚土应夯实，并经隐检合格后方可回填。

回填料除纯黏土、淤泥、粉砂、杂土，有机质含量大于 8%的腐殖土、过湿土、冻土和大于150 mm 粒径的石块外，其他均可回填。回填坚持分段、分层回填，分层厚度25～30 cm，基坑回填高程不一致时，应从低处逐层填压；基坑分段回填接茬处，已填土坡应挖台阶，其宽度不得小于1 m，高度不得大于0.5 m。

基坑回填碾压密实度应采用重锤击实标准（重型击实）：深度大于1.5 m 时，压实度≥90%；深度为0.8～1.5 m 时，压实度≥93%；深度小于0.8 m 时，压实度≥95%。