地铁施工中桩基托换技术研究

地铁施工中桩基托换技术研究

城市地铁施工，当地面建筑物规模较大，承受荷载较大时一般采用地面桩基托换。介绍了地铁下穿建筑物基础托换工程概况和地铁施工中的桩基托换技术。

标签：地铁施工；桩基础；托换技术

1 绪论

当前我国城市正在向大型化和现代化方向发展，城市空间日趋紧张，建造地铁、商场等地下设施是有效的解决方法。需要对原有建筑物的基础进行托换处理的情况是地下建筑穿越部分高层建筑、历史建筑物时。城市地铁施工，当地面建筑物规模较大，承受荷载较大时一般采用地面桩基托换。

2 地铁下穿建筑物基础托换工程概述

基础托换为了对已建成建筑物的地基处理和基础加固，或对已建成建筑物基础附近修建地下工程，例如修建地铁，保证结构安全施工的技术机会。

基础托换工程施工期长，在部分结构托换后，开始托换另一部分基础，以保证工程的可靠性。另一方面，托换的建筑物基础有可能发生失稳，考虑到经济性，一般情况，只有原有建筑物价值高于基础托换工程造价时，或原有建筑物的使用价值和历史价值非常高，才采用基础托换施工方案。

地铁穿越部分建筑物时，建筑物的基础托换难度和复杂性高。当地铁施工线路与已建成建筑物相交时，为保障已建成建筑物的安全性，通常采用坑式托换法，将建筑物基础向下延伸，将荷载传递到地铁工程的地基上，或将建筑物的基础直接构建在地铁的主体结构。

在施工过程中，始终存在已建成建筑结构的荷载，要转移荷载，需选择已建成建筑物的合适的基础受力部位，根据负荷受力的安全要求，进行新基础结构施工，将荷载传递到新结构。

地铁下穿建筑物的基础托换工程有两个显著特点：一是向下延伸的建筑物的基础结构，通常充当地铁施工基坑的挡土墙，要求托换结构物在承受建筑物的荷载基础上，抵抗基础水平土压力。因此，从经济性考虑，被托换的基础结构物在设计时，应兼做隧道结构物的一部分。

地铁下穿建筑物基础托换工程的复杂性，受多方面条件影响和制约。地铁下穿建筑物基础相应的托换工程的特点是临时性、但施工周期长，情况复杂，例如季节变化而引起的地下温度变化、基坑排水发生的问题等；各种技术方案的经济性比较，建筑物是否要不惜造价加以维护，建筑物的拆除重建是否可行；施工是否遭到居民反对或业主提出高赔偿要求，从而导致方案无法实施。

3 地铁施工中的桩基托换技术

桩基托换技术涉及专业类别多、技术含量高，桩基托换把已建成建筑物中的柱与托换梁连接起来，将建筑物上部的荷载传递到托换梁上，再传递到托换桩上。

桩基托换技术的核心是已建成建筑物中的柱和新建桩基间的荷载传递，在托换施工过程中，结构变形在设计允许的范围。中国桩基托换技术主要有主动和被动托换技术两种类型：

(1)主动托换技术。

主动托换的结构变形控制更主动。主动托换技术是施工前，运用顶升装置动态调调整上部荷载及变形，对新建桩和托换体系施加荷载，部分消除已建成建筑物结构长期变形的效应。托换建筑物的托换荷载大、变形控制要求严格，被托换桩随托换梁一起上升，使上部建筑物荷载全部转移到托换梁上，通过顶加载，部分消除新桩和托换结构的变形，使结构变形控制在较小范围。

(2)被动托换技术。

被动托换技术一般用于托换结构荷载较小的建筑物，在施工安全上可靠性较低。被动托换技术的原桩上部结构荷载在施工过程中，随托换结构的变形被动地转换到新桩，托换后无法上部结构的变形。当托换建筑物荷载小、变形要求不高时，在托换结构的托换桩切除后，可不采取其它调节变形，直接将上部荷载通过托换梁传递到新桩。不调节托换后桩和结构变形，由托换结构承受变形的能力控制上部建筑物的沉降。

基础托换技术难度高、造价较高、工期长，必须精心设计、安全施工，施工前要详细勘察建筑物的地基情况，详细了解已建成建筑物的桩基的类型和结构受力情况，以便确定合适的托换桩和技术。为保障工程顺利实施，需要特别重视以下几个问题：

①对整体结构性能的充分了解。结构现状的调查与分析十分重要，特别是对结构目前受力性能和主材性能分析。

②根据已建成建筑结构和周围建筑物的环境，确定托换结构类型及托换施工方法。

③保障已建成建筑物和新施工建筑物结构的托换点处连接。在基础托换中，有可能因为应力集中而导致结构出现损坏。

④托换方案的选择受到场地的、降水、基础开挖等多种因素的制约。由于地基条件的复杂性、基础型式的不同、地基与基础相互作用等多种原因，需

要采取严密的监测反馈措施，全面监控施工过程。

4 结论

近年来世界地铁的大量施工，需要加固的古建筑的地基基础数量繁多，基础托换技术也有了飞跃的发展。

参考文献

［1］毕经东，朱永全，李文江.北京地铁天坛东门站中洞法施工地表沉降数值模拟分析［J］.石家庄铁道学院学报，2006, 19 (4) :70-73.

［2］ 戴其原，戴宝英.桩基托换安全技术［J］.建筑安全，2006,(1): 55-56.