当前，随着我国经济的快速发展和城市化进程的不断加快，国内地铁建设项目越来越多，城市地下工程也越来越复杂，新建地铁车站下穿既有建（构）筑物的工程项目越来越多。地铁基坑开挖过程中随着土体应力的释放，既有桥桩周边土体逐渐松动，摩阻力下降，在开挖过程中容易引起桥墩的承台沉降及桩基变形。在不影响既有桥梁通行的情况下，通过桥墩托换技术控制既有桥梁墩身的形变成了关键所在。文章结合某地铁车站施工实践，通过对基坑内既有桥梁桩基进行托换的施工方法，结合监测方法及监测数据，对地铁车站内既有桥梁桩基托换技术的控制要点进行总结归纳。
1 工程概况
某地铁车站下穿既有高架桥，高架桥呈东北—西南走向并斜跨新建地铁基坑。车站13#桥墩位于在建地铁基坑中央位置。依据图纸说明，该桥为高架双线曲线公路桥，分为主线左、右幅桥，每幅桥宽13.25m。桥墩为预应力连续箱梁，桥梁下部结构桥墩均采用四边圆角矩形的截面形式，基础为钻孔灌注桩，桩基桩尖持力层为强风化岩，为摩擦端承桩。在地铁基坑土方开挖过程中，随着开挖土体松动，桥桩桩侧摩阻力减小，可能导致桥墩墩台及桩基发生位移、沉降，破坏桥墩自身受力平衡，影响结构安全，本站点采用桩式托换技术，对桥墩桩基进行预防性托换保护，保证基坑土体开挖过程中桥墩稳定安全。
根据详勘探孔说明，托换场地范围内揭露的地层岩性主要有软塑状黏性土、淤泥、泥岩、泥质砂岩等。
2 桩基托换施工
本工程采用桩式托换法对地铁基坑中既有桥墩桩基进行预防性主动托换施工，即地铁基坑开挖前，在托换桩顶部与新建承台之间设置液压千斤顶,紧密切合后通过向液压千斤顶分级加压使托换桩逐渐承载，从而达到托换桩与原桥墩桩基间体系转换的目的，保证桥墩基础在后续基坑土体开挖过程中稳固。
根据施工方案要求，桥墩托换桩在地铁基坑土体开挖前施作，本工程采用冲孔灌注桩（托换桩）结合高桩承台托换体系的主动托换方法对站内桥桩进行预防性托换保护，灌注桩采用嵌岩桩设计，桩体直径为1.8m，桩体长30.85m。将土体开挖至高桩承台底部标高后，开始桥墩桩基托换施工，桩基托换施工完成稳定后，进行以下基坑土体开挖及后续车站主体结构施作。
具体施工工序如下：测量放点→现场清理→冲孔灌注桩→土体揭表清桩→施作高桩承台→完成托换施工→施作主体基坑冠梁→基坑土体开挖→基坑主体施工→回填覆土。
2.1 托换桩施工
受既有高架桥本身高度影响，托换桩采用冲击钻跳孔施工。桥墩双桩两边各施作6根冲孔灌注桩（托换桩），达到强度后凿除桩头，打磨平整混凝土面，并在桩体中心位置安装预压钢支撑。
2.2 高桩承台施工
托换桩施作完成后，开始进行高桩承台施工，对既有桥桩承台先进行凿毛处理，再对新建高桩承台与既有承台之间采用界面处理剂及植筋的方式进行连接，之后对新建高桩承台进行支模浇筑。在施工过程中，需对植入的钢筋进行拉拔试验，满足合格要求后才能进入下道施工工序。
2.3 托换桩主动托换施工
既有桥桩托换过程中，桥面需保持正常通行状态。为更精确地控制桥墩位移形变，减小基坑开挖施工中对既有桥墩及托换桩的影响，现场采用提前预压、主动托换的工法。在托换桩顶部与新建承台之间设置液压千斤顶，顶推时，各千斤顶同步逐级加大顶升压力使托换桩逐渐承载，从而分担既有桩基所受荷载压力，并通过千斤顶预压完成托换桩的预沉降。对整个托换过程进行全程监测控制，及时掌握既有桥墩和新建高桩承台的位移变形。
2.4 结构变形控制
基坑开挖过程中保持桥桩两侧土体对称开挖，及时掌握桥墩沉降变化情况，实时进行千斤顶支顶，确保桥墩位移形变稳定可控。另外，桥墩周边土体开挖至车站中板位置时，为保证高桩承台稳定性，需及时施作高桩系板。
2.5 支座复位
车站顶板完成后，混凝土强度达到设计要求且桥梁位移变化稳定后调整标高进行支座检查、复位。
3 现场监测
3.1 监测控制指标
桥墩托换施工前，在既有桥墩墩身顶部预埋4组墩身位移监测控制点，在既有桥墩墩身埋设2组墩身沉降控制点，在新建高桩承台上埋设6组沉降控制点，如图1所示。
图1 监测点布设平面图
在桥墩托换过程中，该高架桥仍保持车辆正常通行状态，固施工精度要求高，托换前后桥墩沉降控制值为6mm，墩身纵向及水平位移控制值为±10mm，高架桥梁板裂缝≤0.2mm。托换施工过程中主要对桥墩位移及沉降，新建高桩承台沉降进行重点监测。
3.2 监测结果分析
既有桥墩托换施工过程中共分5次加压，每次加压所需时间为5~10min，每次加压完成后的5min、15min、30min时间段内各进行一次沉降及位移观测，现场根据观测数据变化对加压参数作适当调整，当最后一次加压完成后，除按上述时间间隔进行观测外，还需按照时间间隔逐渐增大的原则在12h内分时间段监测，并做详细记录及分析。
3.2.1 既有桥墩位移监测
在位移监测中，作如下规定：水平位移中“+”表示向南方向位移，“-”表示向北方向位移；纵向位移中“+”表示向大里程方向位移，“-”表示向小里程方向位移。文章主要对桥墩右幅桥进行分析总结。
在桥墩托换施工前，监测点QGS-3和QGS-4水平位移初值分别为1.20mm和1.39mm，纵向位移初值分别为0.10mm和-0.20mm。经过分级加压后，水平方向位移变化值较小，纵向位移监测值变化较明显，在整个加压过程中，测点QGS-3向大里程方向位移3.70mm，测点QGS-4向大里程方向位移2.50mm，分级加压完成后，测点变化逐渐稳定，监测点QGS-3和QGS-4水平位移累计值分别为2.80mm和1.79mm，纵向位移累计值分别为4.11mm和0.11mm，双向累计变化值均满足设计要求，说明此次托换方案的可行性。
3.2.2 既有桥墩及新建高桩承台沉降监测
既有桥墩沉降测点编号为测点7、测点8，桥墩托换过程中具体变化曲线图如图2所示。
图2 既有桥墩沉降变化曲线图
桥墩托换施工前，测点7累计沉降值为-1.62mm，测点8累计沉降值为-1.57mm，桥墩托换过程中，桥墩沉降变化值较小，一般变化在±0.6mm以内，至卸压浇筑完成后，测点7累计沉降值为-1.04mm，测点8累计沉降值为-0.87mm，较托换施工前分别隆起0.58mm和0.70mm，变化值及累计值均满足控制要求，再次证明托换方案的可行性。
新建高桩承台沉降监测点共布设6个，在桥墩托换过程中，具体变化曲线图如图3所示。
图3 新建承台沉降变化曲线图
新建高桩承台在桥墩托换过程中，变化较为稳定，其中最大累计沉降值为-1.14mm，至卸压浇筑完成后，累计沉降值一般稳定在±0.5mm之内，桥墩托换施工顺利完成证明该方案可行。
4 结束语
综上所述，得出以下结论：
（1）在托换施工前，精细准备，对各类可能出现的风险进行认真评估，为之后托换施工做好准备。
（2）在托换施工过程中，桥墩位移监测点QGS-3往大里程方向累计纵向位移值4.11mm，后期土体开挖需特别注意。
（3）在保证桥面交通正常运行的情况下顺利完成桥桩托换体系转换，各项监测数据均在控制范围内，可以证明本工法使用于类似本工程的施工项目。
（4）在施工过程中需加强监测，根据监测数据变化及时采取调整顶升参数、加设垫片等措施保证监测数据稳定，确保结构安全。
参考文献
[1]李焘，高俊，刘鑫，等．地铁车站下穿城市立交桥桩基托换关键施工技术[J]．水利水电施工，2016，（5）：69-71，115．
[2]许东．成都地铁3号线衣冠庙立交桥桩基托换设计[J]．隧道建设，2015，（8）：821-827．
收稿日期：2018-05-09 作者简介：罗鹏程（1987-），男，湖北襄阳人，中交二航局武汉智行国际咨询有限公司，研究方向：施工监测。
