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广州机场高速路高架桥桩基托换工程设计刘力英，魏立新，刘芳（广州市市政工程设计研究院，广东广州510060）摘要：以广州市机场高速路某一既有桥墩基础托换为例，说明高架桥桩基托换的设计方案、施工工序，以及设计施工中的关键技术。该文将理论计算、施工实践及监控量测相结合，说明桩基托换设计的合理性、有效性。关键词：高架桥；桩基；托换；截桩；变形；顶升；监控量测；广州中图分类号：U448.28，U443.15文献标识码：B文章编号：1009-7716（2009）05-0075-03行接长、加宽、加厚，形成托换梁支承于两侧新建桩基，拆除既有的桩基础，使隧道得以从承台以下的两根新桩之间穿过，如图2所示。工程概况白云国际会议中心周边市政道路二期工程中，机场西路沿线共设置三条车行隧道。隧道下穿机场路和北环高速路时，多处与既有桥梁下部结构发生了冲突，需进行桥墩基础托换。其中最典型的基础托换为隧道下穿机场路时既有高架ZR22轴桥墩基础的托换。工程包括基坑支护、止水帷幕、大直径托换桩、大跨度预应力混凝土托换梁、新旧结构连接、千斤顶顶升、截桩等关键工艺。ZR22轴桥墩基础托换平面如图1所示：1（1）预应力混凝土托换梁的跨度为17.35m，横截面尺寸：20.25m（长）×4.0m～4.5m（宽）×2.5m（高）。为保证既有桥梁结构与托换梁之间的可靠连接和整体性，增强新旧结构之间的抗剪能力，托换梁和既有承台采用植筋连接并对既有承台表面和留在托换梁的既有桩表面进行界面处理。（2）在托换桩桩顶设置长3.4m、宽2.8m、高1.2m的桩帽作为顶升平台，顶升平台与托换梁底面之间预留70cm的顶升空间。为控制基础托换后桥墩及上部结构位移控制在位移允许范围内，在托换梁与托换桩之间设置千斤顶，利用千斤顶顶升使上部结构有微量位移，同时给新桩反压，以补偿部分沉降。（3）通过顶升及托换梁预应力张拉将被托换桩荷载转移到托换桩梁承力体系，观测变形稳定后，采用链锯切割法进行截桩，以安全为首要目的，同时达到无震动、低噪音、无粉尘污染等环保要求。（4）托换梁预应力张拉、截桩，以及最后顶升完成后，预留空间采用微膨胀混凝土灌注填充，使托换梁和桩帽形成刚性连接。由于托换桩梁之间ZR22所在的上部结构为（28+28）m简支梁桥，为机场高速路的一部分，已经投入运营，在基础托换过程中不能中断交通。桩基托换方案托换采用地梁式托换体系：在隧道两侧新建两根φ180cm的钻孔灌注桩，并对现有的承台进2收稿日期：2009-02-13作者简介：刘力英（1978-），女，广东人，工程师，从事道路桥梁隧道工程设计工作。城市道桥与防洪桥梁结构2009年5月第5期76的预留空间在托换梁钢束张拉后浇注，可消除预应力所引起的对托换桩的附加力。（5）为确保桥梁结构及周边既有建（构）筑物的安全及正常使用，必须在整个托换过程中进行监控量测。同时根据监控量测结果指导后续工序。3托换施工流程（1）施工托换梁下的托换桩—施工托换范围的隧道基坑支护桩——施工托换操作空间范围基坑的旋喷桩—施工旋喷桩内插H型钢。（2）基坑开挖，根据设计要求，放坡开挖范围施做土钉及挂网喷锚等工序。（3）施工桩帽。（4）桩帽上安装并调试机械安全自锁装置千斤顶和钢管垫块，搭设浇注托换梁的临时支架。（5）对原有承台侧面及底面进行凿毛，架立托换梁模板。先定位并安放预应力波纹管，后对既有承台侧面植筋，最后绑扎普通钢筋。（6）浇注托换梁混凝土。（7）托换梁混凝土达到7d龄期强度后，拆除托换梁下桩帽附近的模板及支撑，桩帽上只保留千斤顶及钢管垫块，保证钢束张拉前钢管垫处于正常受力状态。张拉10束钢束，使旧桩上荷载安全转移到托换新桩上。（8）对原有桩进行截桩,两根桩分两次截断。（9）张拉剩余8束钢束，封锚。最后顶升千斤顶使被托换墩对应的桥面标高控制在允许沉降范围内，调整并锁定钢管垫块，抽出千斤顶。（10）焊接托换梁和桩帽之间的预埋钢筋，浇注微膨胀混凝土形成托换桩与梁的固结节点（钢管垫块留在桩帽内）。5托换桩、梁体系计算分析5.1计算模型用有限元软件模拟托换桩、梁施工及运营全过程的受力及体系转换，计算分6个阶段，计算模型如图3（最后阶段）所示。阶段1：建立单元和初始边界条件，施加二期恒载；阶段2：张拉部分钢束；阶段3：截桩；阶段4：张拉剩余钢束；阶段5：桩梁连接（连接单元和支座）；阶段6：路面恢复。5.2反力情况计算各阶段的支点反力如表1所示：表1各阶段的支点反力（单位：kN）左托换桩桩顶右托换桩左托换桩左托换桩桩底阶段左旧桩右旧桩桩顶桩底12345-1039.7-5404.5-6091.2-6091.4-5629.1-5249.5-844.1-5587.4-6671.1-6670.9-988.7-988.7-988.7-988.7-7241.4-8689.3-795.1-98