CN105672347A - 盾构穿越既有桩基的预制桩-板托换结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种盾构穿越既有桩基的预制桩-板托换结构及施工方法，尤其适用于地基承载力不足且对上部结构变形要求严格时的既有桩基托换。本发明所用的桩采用预制构件，极大地缩短了工期，且能保证构件质量。
Description
技术领域
本发明属岩土及地下工程的技术领域，具体涉及一种盾构穿越既有桩基的预制桩-板托换结构及施工方法，尤其适用于地基承载力不足且对上部结构变形要求严格时的既有桩基托换及其。
背景技术
城市地下交通系统的建立对缓解日益紧张的城市交通拥堵起到至关重要的作用。2015年1月，国家发改委正式批准济南市轨道交通近期建设规划，至此，中国用了50多年的时间让所有直辖市和副省级城市都与地铁结缘。然而，随着城市轨道交通线网的不断完善，施工环境变得日益复杂，施工中穿越既有桥梁、建筑物桩基的情况越来越多。
中国专利CN101936167B公开了一种桥梁托换结合盾构施工穿越桥梁桩基的施工方法，其方法在盾构穿越施工前，将桥梁的桩基础托换成扩大的板式基础，并对扩大基础底板下的土基进行了加固，当既有桩基周围地层为软土且软土层较厚时，地基加固深度必然增加导致工程造价增加，且无法有效防止新建板式基础沉降。
中国专利CN101761068A公开了一种隧道穿越河流上方桥梁桩基的箱一筏承压式基础托换及施工加固方法，其方法对桥面垂直投影范围内进行旋喷桩满堂加固，并对扩大基础底板下的土基进行注浆加固，此方法中的土基加固以及旋喷桩满堂加固必然带来成本的显著增加。
中国专利CN102418531B开了一种盾构直接截除立交桥群桩掘进施工方法，其方法通过在各个桥桩上植筋，阀板与注浆联合进行桩基托换，其方法中的阀板基础亦不能很好的适用于厚软土地层且盾构直接截桩施工风险大。
发明内容
本发明创造了一种盾构穿越既有桩基的桩-板基础托换方案，尤其适用于厚软土等地基承载力不足时进行既有桩基托换，本方法不用对地层进行加固处理，节约了成本，且能有效防止新建基础产生沉降。本发明所用的桩为预制构件，极大地缩短了工期，且能保证构件质量。
为了实现以上目的，本发明采用下述技术方案。
一种盾构穿越既有桩基的预制桩-板基础托换，其特征在于，包括在既有桩基周围打设的4根预制桩以及与既有承台和既有桩基浇筑为一体的转换层板；所述的预制桩打设于既有桩外侧；预制桩的桩顶预留钢筋，所述的桩顶预留钢筋与转换层板钢筋笼焊接为整体，所述的转换层板钢筋笼还与既有承台和既有桩的植筋焊接连接；所述的转换层板顶部与既有承台上表面平齐。
所述的预制桩打设于既有桩外侧一定距离，保证其不伸入盾构掘进范围并与盾构开挖范围留有一定安全距离。
所述的转换层板顶部与既有承台上表面平齐，在施做前，先在既有承台和既有桩相应位置打钻空洞、植入钢筋、注入胶水，然后在转换层板范围内围绕既有承台和既有桩布设钢筋笼，待植筋与既有承台和既有桩基完全粘接牢固后，将植筋与钢筋笼焊接为整体，最后浇筑转换层板混凝土。
一种上述盾构穿越既有桩基的预制桩-板基础托换施工方法，包括以下步骤：
（一）在施工场地外进行预制桩的预制
预制桩的预制步骤为：制作预制桩的模板，绑扎钢筋笼，预制桩桩顶处预留后期与转换层板钢筋笼连接的钢筋，浇灌混凝土桩身，养护，拆除模板；
（二）既有桥墩周围基坑开挖，将预制桩压入设计要求的位置
（1）在既有桩周围小放坡开挖基坑至设计深度，平整基坑底部，进行基坑支护；
（2）在基坑底部利用压桩机将预制桩压入设计要求的位置，预制桩顶与基坑底部平齐；
（三）施做桩基转换层
（1）在既有承台和既有桩相应位置打钻空洞、植入钢筋、注入胶水；
（2）在转换层板范围内，围绕既有承台和既有桩布设钢筋笼，钢筋笼与预制桩桩顶预留的钢筋焊接为一体；
（3）待植筋与既有承台和既有桩完全粘接牢固后，将植筋与钢筋笼焊接为整体；
（4）转换层板支模，现浇混凝土，使转换层板与既有承台和既有桩基成为一体的刚性结构，混凝土养护至设计强度后拆模；
（四）盾构推进及既有桩切除
（1）转换层板施作完成后，切除既有桩；
（2）受力转换完成后，盾构推进至既有桩基处，正常掘进。
较优的，当对既有结构的变形要求极其严格时，可利用千斤顶补偿既有结构的变形。该盾构穿越既有桩基的预制桩-板基础托换的另一种方案为：
包括在既有桩基周围打设的4根预制桩以及与既有承台和既有桩基浇筑为一体的转换层板，安置于既有承台和转换层板中间的4个千斤顶；所述的预制桩打设于既有桩外侧；预制桩的桩顶预留钢筋，所述的桩顶预留钢筋与转换层板钢筋笼焊接为整体，所述的转换层板钢筋笼还与既有承台和既有桩的植筋焊接连接；所述的4个千斤顶安置于既有承台和转换层板中间空隙的既有桩桩间位置。
所述的转换层板顶部位于既有承台下表面一定距离，此距离等于所使用的千斤顶的高度。
一种上述的盾构穿越既有桩基的预制桩-板基础托换施工方法，包括以下步骤：
（一）在施工场地外进行预制桩的预制
预制桩的预制步骤为：制作预制桩的模板，绑扎钢筋笼，预制桩桩顶处预留后期与转换层板钢筋笼连接的钢筋，浇灌混凝土桩身，养护，拆除模板；
（二）既有桥墩周围基坑开挖，将预制桩压入设计要求的位置
（1）在既有桩周围小放坡开挖基坑至设计深度，平整基坑底部，进行基坑支护；
（2）在基坑底部利用压桩机将预制桩压入设计要求的位置，预制桩顶与基坑底部平齐；
（三）施做桩基转换层
（1）在既有桩相应位置打钻空洞、植入钢筋、注入胶水；
（2）在转换层板范围内，围绕既有桩布设钢筋笼，钢筋笼与预制桩桩顶预留的钢筋焊接为一体；
（3）待植筋与既有桩完全粘接牢固后，将植筋与钢筋笼焊接为整体；
（4）转换层板支模，现浇混凝土，使转换层板与既有承台和既有桩基成为一体的刚性结构，混凝土养护至设计强度后拆模；
（5）将4个千斤顶分别安置于既有承台和转换层板中间空隙的既有桩桩间位置；
（四）既有桩切除及盾构推进
（1）转换层转换层板施作完成后，切除既有桩；
（2）切除既有桩时，严格监测既有结构变形，当变形超过警戒值时，利用千斤顶补偿变形；
（2）受力转换完成后，盾构推进至既有桩基处，正常掘进。
所述的既有承台与转换层板之间为0.3-0.8米。具体可以以千斤顶的尺寸为依据，进行合理设置。
本发明的有益效果为：
1、桩-板基础托换将既有桩基上部荷载转移至转换层板转换层，又通过预制桩传力至地层深部稳定基岩，本发明不必对地基加固处理，且能有效防止托换过程中及托换后既有建筑产生沉降、位移。
2、本发明所使用的桩采用工厂预制，仅转换层转换层板需要现浇混凝土，有效缩短了工期，且能够保证结构质量。
附图说明
图1为盾构穿越既有桩立面图；
图2为盾构穿越既有桩平面图；
图3为完成受力转换再切除桩基时的立面图；
图4为千斤顶布置图。
图中，1为既有桥墩；2为既有承台；3为既有桩；4为盾构隧道；5为预制桩；6为转换层板；7为千斤顶。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明的技术方案进行详细的说明。
实施例1
一种盾构穿越既有桩基的预制桩-板基础托换，包括在既有桩3基周围打设的4根预制桩5以及与既有承台2和既有桩3基浇筑为一体的转换层板6；所述的预制桩5打设于既有桩3外侧，所述的预制桩打设于既有桩外侧一定距离，保证其不伸入盾构掘进范围并与盾构开挖范围留有一定安全距离。
预制桩5的桩顶预留钢筋，所述的桩顶预留钢筋与转换层板6钢筋笼焊接为整体，所述的转换层板6钢筋笼还与既有承台2和既有桩3的植筋焊接连接；所述的转换层板6顶部与既有承台2上表面平齐。
所述的转换层板6顶部与既有承台2上表面平齐，在施做前，先在既有承台2和既有桩3相应位置打钻空洞、植入钢筋、注入胶水，然后在转换层板6范围内围绕既有承台2和既有桩3布设钢筋笼，待植筋与既有承台2和既有桩3基完全粘接牢固后，将植筋与钢筋笼焊接为整体，最后浇筑转换层板6混凝土。
实施例2
一种上述盾构穿越既有桩基的预制桩-板基础托换施工方法，包括以下步骤：
（一）在施工场地外进行预制桩5的预制
预制桩5的预制步骤为：制作预制桩5的模板，绑扎钢筋笼，预制桩5桩顶处预留后期与转换层板6钢筋笼连接的钢筋，浇灌混凝土桩身，养护，拆除模板；
（二）既有桥墩1周围基坑开挖，将预制桩5压入设计要求的位置
（1）在既有桩3周围小放坡开挖基坑至设计深度，平整基坑底部，进行基坑支护；
（2）在基坑底部利用压桩机将预制桩压入设计要求的位置，预制桩顶与基坑底部平齐；
（三）施做桩基转换层板6
（1）在既有承台2和既有桩3相应位置打钻空洞、植入钢筋、注入胶水；
（2）在转换层板6范围内，围绕既有承台2和既有桩3布设钢筋笼，钢筋笼与预制桩5桩顶预留的钢筋焊接为一体；
（3）待植筋与既有承台2和既有桩3完全粘接牢固后，将植筋与钢筋笼焊接为整体；
（4）转换层板6支模，现浇混凝土，使转换层板6与既有承台2和既有桩3基成为一体的刚性结构，混凝土养护至设计强度后拆模；
（四）盾构推进及既有桩3切除
（1）转换层板施作完成后，切除既有桩；
（2）受力转换完成后，盾构推进至既有桩基处，正常掘进。
实施例3
较优的，当对既有结构的变形要求极其严格时，可利用千斤顶补偿既有结构的变形。该盾构穿越既有桩基的预制桩-板基础托换的另一种方案为：
包括在既有桩基周围打设的4根预制桩5以及与既有承台2和既有桩3基浇筑为一体的转换层板6，安置于既有承台2和转换层板6中间的4个千斤顶7；所述的预制桩5打设于既有桩外侧；预制桩5的桩顶预留钢筋，所述的桩顶预留钢筋与转换层板钢筋笼焊接为整体，所述的转换层板钢筋笼还与既有承台和既有桩的植筋焊接连接；所述的4个千斤顶7安置于既有承台和转换层板中间空隙的既有桩3桩间位置。
所述的转换层板顶部位于既有承台下表面一定距离，此距离等于所使用的千斤顶的高度。
实施例4
一种上述的盾构穿越既有桩基的预制桩-板基础托换施工方法，包括以下步骤：
（一）在施工场地外进行预制桩5的预制
预制桩5的预制步骤为：制作预制桩5的模板，绑扎钢筋笼，预制桩桩顶处预留后期与转换层板6钢筋笼连接的钢筋，浇灌混凝土桩身，养护，拆除模板；
（二）既有桥墩1周围基坑开挖，将预制桩压入设计要求的位置
（1）在既有桩3周围小放坡开挖基坑至设计深度，平整基坑底部，进行基坑支护；
（2）在基坑底部利用压桩机将预制桩压入设计要求的位置，预制桩顶与基坑底部平齐；
（三）施做桩基转换层板
（1）在既有桩3相应位置打钻空洞、植入钢筋、注入胶水；
（2）在转换层板6范围内，围绕既有桩3布设钢筋笼，钢筋笼与预制桩5桩顶预留的钢筋焊接为一体；
（3）待植筋与既有桩3完全粘接牢固后，将植筋与钢筋笼焊接为整体；
（4）转换层板6支模，现浇混凝土，使转换层板6与既有承台2和既有桩3基成为一体的刚性结构，混凝土养护至设计强度后拆模；
（5）将4个千斤顶分别安置于既有承台和转换层板中间空隙的既有桩桩间位置；
（四）既有桩3切除及盾构推进
（1）转换层转换层板6施作完成后，切除既有桩；
（2）切除既有桩时，严格监测既有结构变形，当变形超过警戒值时，利用千斤顶补偿变形；
（2）受力转换完成后，盾构推进至既有桩基处，正常掘进。
所述的既有承台2与转换层板6之间为0.3-0.8米。具体可以以千斤顶7的尺寸为依据，进行合理设置。
Claims (5)
1.一种盾构穿越既有桩基的预制桩-板托换结构及施工方法，其特征在于，包括在既有桩基周围打设的4根预制桩以及与既有承台和既有桩基浇筑为一体的转换层板；所述的预制桩打设于既有桩外侧；预制桩的桩顶预留钢筋，所述的桩顶预留钢筋与转换层板钢筋笼焊接为整体，所述的转换层板钢筋笼还与既有承台和既有桩的植筋焊接连接；所述的转换层板顶部与既有承台上表面平齐。
2.一种如权利要求1所述的盾构穿越既有桩基的预制桩-板托换结构及施工方法，包括以下步骤：
（一）在施工场地外进行预制桩的预制
预制桩的预制步骤为：制作预制桩的模板，绑扎钢筋笼，预制桩桩顶处预留后期与转换层板钢筋笼连接的钢筋，浇灌混凝土桩身，养护，拆除模板；
（二）既有桥墩周围基坑开挖，将预制桩压入设计要求的位置
（1）在既有桩周围小放坡开挖基坑至设计深度，平整基坑底部，进行基坑支护；
（2）在基坑底部利用压桩机将预制桩压入设计要求的位置，预制桩顶与基坑底部平齐；
（三）施做桩基转换层
（1）在既有承台和既有桩相应位置打钻空洞、植入钢筋、注入胶水；
（2）在转换层板范围内，围绕既有承台和既有桩布设钢筋笼，钢筋笼与预制桩桩顶预留的钢筋焊接为一体；
（3）待植筋与既有承台和既有桩完全粘接牢固后，将植筋与钢筋笼焊接为整体；
（4）转换层板支模，现浇混凝土，使转换层板与既有承台和既有桩基成为一体的刚性结构，混凝土养护至设计强度后拆模；
（四）盾构推进及既有桩切除
（1）转换层板施作完成后，切除既有桩；
（2）受力转换完成后，盾构推进至既有桩基处，正常掘进。
3.一种盾构穿越既有桩基的预制桩-板基础托换，其特征在于，包括在既有桩基周围打设的4根预制桩以及与既有承台和既有桩基浇筑为一体的转换层板，安置于既有承台和转换层板中间的4个千斤顶；所述的预制桩打设于既有桩外侧；预制桩的桩顶预留钢筋，所述的桩顶预留钢筋与转换层板钢筋笼焊接为整体，所述的转换层板钢筋笼还与既有承台和既有桩的植筋焊接连接；所述的4个千斤顶安置于既有承台和转换层板中间空隙的既有桩桩间位置。
4.一种如权利要求3所述的盾构穿越既有桩基的预制桩-板基础托换施工方法，包括以下步骤：
（一）在施工场地外进行预制桩的预制
预制桩的预制步骤为：制作预制桩的模板，绑扎钢筋笼，预制桩桩顶处预留后期与转换层板钢筋笼连接的钢筋，浇灌混凝土桩身，养护，拆除模板；
（二）既有桥墩周围基坑开挖，将预制桩压入设计要求的位置
（1）在既有桩周围小放坡开挖基坑至设计深度，平整基坑底部，进行基坑支护；
（2）在基坑底部利用压桩机将预制桩压入设计要求的位置，预制桩顶与基坑底部平齐；
（三）施做桩基转换层
（1）在既有桩相应位置打钻空洞、植入钢筋、注入胶水；
（2）在转换层板范围内，围绕既有桩布设钢筋笼，钢筋笼与预制桩桩顶预留的钢筋焊接为一体；
（3）待植筋与既有桩完全粘接牢固后，将植筋与钢筋笼焊接为整体；
（4）转换层板支模，现浇混凝土，使转换层板与既有承台和既有桩基成为一体的刚性结构，混凝土养护至设计强度后拆模；
（5）将4个千斤顶分别安置于既有承台和转换层板中间空隙的既有桩桩间位置；
（四）既有桩切除及盾构推进
（1）转换层转换层板施作完成后，切除既有桩；
（2）切除既有桩时，严格监测既有结构变形，当变形超过警戒值时，利用千斤顶补偿变形；
（2）受力转换完成后，盾构推进至既有桩基处，正常掘进。
5.根据权利要求4所述的盾构穿越既有桩基的预制桩-板基础托换施工方法，其特征在于，所述的既有承台与转换层板之间为0.3-0.8米。
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