樁梁式托換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法及其應(yīng)用

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摘　要:為了合理地設(shè)計(jì)地鐵上蓋建筑物樁基托換工程中的樁梁式托換結(jié)構(gòu),提出了樁梁式托換結(jié)構(gòu)變形的控制標(biāo)準(zhǔn)和控制措施.通過25個(gè)試件的試驗(yàn) 研究 ,證實(shí)新舊混凝土交接面具有明顯的破壞預(yù)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(jì)算 公式,進(jìn)而提出了樁梁式托換結(jié)構(gòu)承載力和變形的計(jì)算 方法 .該設(shè)計(jì)方法 應(yīng)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(xiàng)實(shí)測指標(biāo)均達(dá)到了控制目標(biāo),證實(shí)了這一設(shè)計(jì)方法的合理性.關(guān)鍵詞:地鐵;樁梁式;托換結(jié)構(gòu);樁基;設(shè)計(jì)方法

在地鐵建設(shè)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(dāng)現(xiàn)有建筑物的基礎(chǔ)是樁基時(shí),隧道施工將減弱甚至破壞這些樁基的承載力.為了保護(hù)現(xiàn)有建筑物安全,必須在現(xiàn)有建筑物下方設(shè)計(jì)建造一個(gè)托換結(jié)構(gòu),使建筑物荷載從原樁基安全地轉(zhuǎn)移到新托換結(jié)構(gòu)上.這一托換結(jié)構(gòu)應(yīng)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(yùn)營期間的安全.雖然在國內(nèi)地鐵建設(shè)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(shù)人員 目前 可借鑒的工程實(shí)例很少,可 參考 的托換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法更是缺乏.托換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成為當(dāng)前急需解決的 問題 .  在某些條件下,盡管可考慮設(shè)置樹根樁進(jìn)行托換或通過注漿改良地基的托換方法[1],但受到地質(zhì)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(jié)構(gòu)對建筑物實(shí)施樁基托換,具有結(jié)構(gòu)布置靈活的優(yōu)點(diǎn),是一種適用性廣、安全性佳的樁基托換技術(shù),被廣泛應(yīng)用于地鐵建設(shè)過程中的建筑物樁基托換工程.本研究對樁梁式托換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討,并提出樁梁式托換結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)概念和計(jì)算方法.   1 樁梁式托換結(jié)構(gòu)的概念    樁梁式托換結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)體系,典型的樁梁式托換結(jié)構(gòu)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(nèi)實(shí)施預(yù)應(yīng)力張拉,托換梁通過新舊砼交接面與被托換建筑物的結(jié)構(gòu)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(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求:   1) 對于樁身侵入隧道施工通廊范圍內(nèi)的原基礎(chǔ)樁應(yīng)進(jìn)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(chǔ)樁,應(yīng)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(shè)的托換樁應(yīng)該位于隧道施工通廊的范圍以外.   3 樁梁式托換結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)進(jìn)行施工期間,由于地基土?xí)艿酵袚Q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(jié)構(gòu)承受荷載而產(chǎn)生變形.    在進(jìn)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(shù)措施來加以控制,而托換結(jié)構(gòu)的變形則需要通過合理的托換結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行十分嚴(yán)格的控制.