樁梁式托換結構設計方法及其應用

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摘　要:為了合理地設計地鐵上蓋建筑物樁基托換工程中的樁梁式托換結構,提出了樁梁式托換結構變形的控制標準和控制措施.通過25個試件的試驗 研究 ,證實新舊混凝土交接面具有明顯的破壞預兆和良好的延性性能;并建立了新舊混凝土交接面承載力的 計算 公式,進而提出了樁梁式托換結構承載力和變形的計算 方法 .該設計方法 應用 于廣州地鐵一號線和二號線的建筑物樁基托換工程中,各項實測指標均達到了控制目標,證實了這一設計方法的合理性.關鍵詞:地鐵;樁梁式;托換結構;樁基;設計方法

在地鐵建設過程中,地鐵隧道往往不可避免地在現(xiàn)有建筑物下方地基中穿過.當現(xiàn)有建筑物的基礎是樁基時,隧道施工將減弱甚至破壞這些樁基的承載力.為了保護現(xiàn)有建筑物安全,必須在現(xiàn)有建筑物下方設計建造一個托換結構,使建筑物荷載從原樁基安全地轉移到新托換結構上.這一托換結構應能承受所托換的全部荷載,并避開隧道施工范圍,確保建筑物在樁基托換施工、隧道施工和地鐵運營期間的安全.雖然在國內地鐵建設中遇到的建筑物樁基托換工程越來越多,但面對這種難度大且以前很少遇到的特種工程,工程技術人員 目前 可借鑒的工程實例很少,可 參考 的托換結構設計方法更是缺乏.托換結構設計成為當前急需解決的 問題 .  在某些條件下,盡管可考慮設置樹根樁進行托換或通過注漿改良地基的托換方法[1],但受到地質條件、樁基類型、隧道位置和托換荷載等條件的限制,在大部分情況下并不適用.采用樁梁式托換結構對建筑物實施樁基托換,具有結構布置靈活的優(yōu)點,是一種適用性廣、安全性佳的樁基托換技術,被廣泛應用于地鐵建設過程中的建筑物樁基托換工程.本研究對樁梁式托換結構設計中的關鍵技術進行探討,并提出樁梁式托換結構的設計概念和計算方法.   1 樁梁式托換結構的概念    樁梁式托換結構是指用于托換建筑物樁基、由若干托換樁和托換梁組成的托換結構體系,典型的樁梁式托換結構立面布置如圖1所示.托換樁采用鉆孔灌注樁、挖孔灌注樁或鋼管灌注樁等樁型.托換梁采用鋼筋混凝土梁,為減少撓度變形在托換梁內實施預應力張拉,托換梁通過新舊砼交接面與被托換建筑物的結構相連,新舊交接面需承受并傳遞全部的托換荷載.   2 隧道施工通廊的概念    假設隧道襯砌外徑為ｄ,綜合考慮隧道施工的方位偏差、隧道施工對地基土的擾動和托換樁施工的方位偏差等三方面因素,將隧道襯砌外沿1ｍ定義為隧道施工通廊,即隧道施工通廊的直徑?。?ｄ+2ｍ,托換結構設計應滿足以下要求:   1) 對于樁身侵入隧道施工通廊范圍內的原基礎樁應進行托換,托換荷載取該樁承受的全部荷載;   2) 對于樁端位于隧道施工通廊上方的原基礎樁,應考慮樁的持力層情況、確定該樁是否托換及托換荷載的取值;   3) 新設的托換樁應該位于隧道施工通廊的范圍以外.   3 樁梁式托換結構的變形控制   3.1 被托換建筑物的變形    被托換建筑物的變形由以下兩部分組成:   1)在托換結構進行施工期間,由于地基土會受到托換樁施工和托換梁基坑施工的擾動,因而樁基產(chǎn)生附加沉降.   2)在原樁基分離施工和隧道施工期間,托換結構承受荷載而產(chǎn)生變形.    在進行樁基托換工程的過程中,樁基附加沉降主要依靠采取有效的施工技術措施來加以控制,而托換結構的變形則需要通過合理的托換結構設計進行十分嚴格的控制.