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摘要：本文通過列举具体的工程实例，介绍了地铁桩基托换施工技术，分析了几种主要的地铁桩基托换施工工艺，如：桩基托换钻孔桩施工、临时性钢支架以及吊扣轨施工、桩帽以及托换梁施工以及加载托换施工等，并介绍了桩基托换施工监测，以及对地铁桩基托换施工中的问题和解决措施提出了见解。
关键词：地铁桩基托换技术
随着城市的不断发展，城市的基础设施也在日益完善，而交通的便捷对一个城市的发展有着重要的影响。近些年来，地铁的建设大大地缓解了城市的交通紧张状况。在地铁工程中，地铁桩基托换施工是其中的重要环节。顾名思义，桩基托换技术是一项多用于建筑物的地下基础改造的工程技术，该项技术可以对地基进行处理和加固，下面就以广州至佛山城际快速轨道交通工程为例，对地铁桩基托换施工技术、施工流程、安全措施、以及存在的问题进行分析和探究。
1.地铁工程概况。
全国第一条城际地铁就是广州至佛山城际之间的地铁。其隧道总长度约长1659.8米，区间的纵断面为“V”型，在此区间内，共有167根桩基侵入了地铁的隧道，因此，必须要进行桩基托换施工。施工区域周边房屋以及商业区密集程度高，地下的排水管道、排污管道、电缆、线路等密布；地质条件又极其复杂，包括人工填土层、残积土层以及沉积砂层等，此外，地下水较丰富，可能会引发地震液化，综上可见，施工条件的复杂性，增加了桩基托换施工的难度。只有在对施工区域的周边环境进行细致深入的调查后，才能保证桩基托换施工的顺利进行。
2.桩基托换原理以及方案选择。
所谓的托换原理就是用新的受力体统去替换已有的受力体统。依据给新的受力体系转换荷载过程的差异，托换技术又可分为主动托换技术和被动托换技术。而桩基的主动托换技术是在原桩切桩前对新的受力体系施加荷载，减少一定新的受力体系的变形，从而让托换之后的新的受力体系的变形被控制在最小的范围之内；被动托换技术是在原桩切桩的过程中就把荷载传递到新的受力体系上。
考虑到施工区域的环境以及地质情况，确保周边居民以及商业建筑物的安全，设计采用梁式托换。
3.桩基托换的主要施工工艺。
（1）桩基托换钻孔桩施工。
托换钻孔桩依据其直径的不同可分为两种类型，因为有的托换桩之间的间距过小，所以普通的钻机不能满足施工的需求，于是对钻机钻杆以及钻头都进行饿改造，在遇到无法钻进的情况时，改用小型的冲孔钻机钻进，从而加快了钻孔桩的施工效率，保护了周边的建筑物。钻孔桩施工是一种比较成熟的施工工艺，但由于施工时受到施工环境的影响，因此，必须进行施工工艺和设备的改善。
（2）基坑支护以及开挖。
基坑开挖的深度较深，以及受施工环境的限制，选择进行放坡分段分层开挖，采用人工开挖加上小型挖掘机开挖；安排足够的施工人员，尽快完成基坑的开挖工作。钢板桩和旋喷桩共同进行支护的支护方式。
（3）临时性钢支架以及吊扣轨施工。
在桩基托换过程之中，为确保广深铁路桥的正常运营，在桩基施工之前，需设置临时性的钢支架。这种临时钢支架选用的是微型嵌岩钢管群桩。微型嵌岩钢管群桩的施工方法是:先使用地质钻机进行钻孔，然后放入钢管，再将孔内以及桩基沉渣清除干净，灌入碎石子，注入水泥浆，就形成了钢管桩。
为确保施工的绝对安全，还要进行吊扣轨加固的施工。于工字钢梁顶部摆放不同型号的H型工字钢分别作为吊扣的纵梁和横梁。
（4）桩帽以及托换梁施工。
桩帽之间的钢筋密度较大，并且要灌入混凝土，在桩帽顶面要预留锚固钢垫板。桩帽是托换梁受力转移到新桩的主要结构，它可以承托千斤顶与临时可调支座。桩基托换施工中最关键的结构就是托换梁施工。托换梁施工采用纵向其后张预应的体系。托换梁和承台之间是通过梁托承台进行联系的。托换梁的施工的工艺流程主要为：浇注硂垫层、新旧硂界面处理、钢筋绑扎、浇注结构硂以及硂养护。托换梁混凝土用商品防水混凝土，混凝土的浇注过程要连续，浇注完毕后，要进行洒水养护，从而保持混凝土表面的湿润，避免出现混凝土开裂的现象。
（5）加载托换施工。
在桩顶和托换梁之间要预留一定的距离升顶加载空间，在升顶的过程中，支座随千斤顶的升高而升高。若千斤顶突然出现故障，则支座能够起到临时支撑的作用。托换梁能否荷载转移的关键在于加载升顶与张拉预应力的协调，为避免因荷载的突变而导致的事故，需要严格控制顶力。托换完毕后，浇注托换梁与桩顶间的混凝土。
（6）围堰施工。
进行围堰施工的主要目的在于：将桥梁下的水抽取干净。首先在钢板桩的顶部做围檩，并在围檩与钢板桩上钻出合适的洞，用螺纹钢使围檩和钢板桩贯穿起来，再把螺纹钢焊在型钢上，清除围堰的表层淤泥以及杂土，排放出围堰内的积水，及时修整围堰的内坡，补土夯实，并且在围堰的中间用袋装土以及黏土填实，从而防止渗漏问题的出现。
4.桩基托换施工监测。
桩基托换是一项非常具有挑战性的施工过程，其存在着技术性和风险性的难题。桩基托换施工监测的主要内容包括：地表沉降、倾斜、裂缝、缺陷位置观测、结构位移监测以及地下水位监测等。具体的监测项目有：
（1）沉降的检测。
沉降监测的主要对象是地面沉降和建筑物的沉降。其中对于建筑物的沉降，沉降监测点多设置在：地面的沉降观测点；托换梁板顶面；新托梁板边缘与既有桩的相交处等。
（2）倾斜、裂缝、缺陷位置观测。
建筑物的倾斜监测包括纵轴向和横轴向监测倾斜度。裂缝监测点多设在托换体系的各个结构构件的裂缝处。
（3）结构位移监测。
主要有托换梁挠度、新柱顶的沉降以及承台的位移等。可借用静力式水准仪进行沉降测量，静力式水准仪是由计算机、传感器、数据处理分析软件以及采集模块组成。具有定位准确、自动化以及全程自动化等特点。借用百分表位移计来测量托换梁挠度。
（4）结构应力监测。
结构应力监测主要包括新桩应力、托换梁应力以及承台底节点的界面应力等，其中新桩应力要选在靠近隧道的新桩来监测；托换梁应力选在托换桩承台和跨中的截面，值得注意的是：监测梁体的应力必须控制在安全的范围之内。
5.对地铁桩基托换施工的认识。
（1）高压旋喷桩的加固地基明显，因此，止水的效果不够显著，应该在孔内的导管预先进行注浆操作，从而达到止水的目的。
（2）临时性钢支架以及吊扣轨的使用，为了确保施工安全，必须采用动载下托换的施工方法。
（3）托换梁进行张拉后，进行高浆注浆，必须观察清楚梁底的具体冒浆情况，梁底不得冒浆。
（4）在截桩问题上，因考虑到托换梁的受力模式的影响，避免管桩的顶升的过程中产生过大的摩擦力，从而导致托换梁过载，因此，采用分级截桩，同时，对于桥墩以及桩顶，暂且不截桩。截桩完毕后，要仔细勘测是否出现异常情况。
6.结束语。
地铁桩基托换施工工艺技术是一种钢投入使用的新的施工技术，桩基托换施工的方法较多，所以，选用时，必须要因地制宜，依据具体的情况而定。如本文中谈及的几种桩基托换施工工艺，如：桩基托换钻孔桩施工、临时性钢支架以及吊扣轨施工、桩帽以及托换梁施工以及加载托换施工等，它有效地解决了地铁工程的建设与建筑物拆迁之间的问题，但与此同时，我国的地铁桩基托换施工工艺技术还存在诸多技术上的问题亟需解决，随着地铁的应用越来越广泛，地铁桩基托换施工工艺技术也会逐渐被推广以及不断完善。
参考文献：
[1]王虹，鞠世健.盾构穿越建筑物桩基群的施工技术[J].广东建材，2006（7）：71-73.
[2]谢涛，袁文忠，朱明.群桩基础竖向承载力群桩效应模型试验研究，铁道建筑技术，2002（4）.
[3]李宏韬，张永峰，地铁穿越城市既有建筑物时托换技术的应用[J].铁道建筑，2007（1）：37-39.
[4]J.S.Sharma,A,M.Hefny,J.Zhao,C.W.Chan.Effect of large excavation on deformation of adjacent MRT tunnels.Tunnelling and Underground Space Techology ,2001,(16):93-98.
关键词：地铁桩基托换技术
随着城市的不断发展，城市的基础设施也在日益完善，而交通的便捷对一个城市的发展有着重要的影响。近些年来，地铁的建设大大地缓解了城市的交通紧张状况。在地铁工程中，地铁桩基托换施工是其中的重要环节。顾名思义，桩基托换技术是一项多用于建筑物的地下基础改造的工程技术，该项技术可以对地基进行处理和加固，下面就以广州至佛山城际快速轨道交通工程为例，对地铁桩基托换施工技术、施工流程、安全措施、以及存在的问题进行分析和探究。
1.地铁工程概况。
全国第一条城际地铁就是广州至佛山城际之间的地铁。其隧道总长度约长1659.8米，区间的纵断面为“V”型，在此区间内，共有167根桩基侵入了地铁的隧道，因此，必须要进行桩基托换施工。施工区域周边房屋以及商业区密集程度高，地下的排水管道、排污管道、电缆、线路等密布；地质条件又极其复杂，包括人工填土层、残积土层以及沉积砂层等，此外，地下水较丰富，可能会引发地震液化，综上可见，施工条件的复杂性，增加了桩基托换施工的难度。只有在对施工区域的周边环境进行细致深入的调查后，才能保证桩基托换施工的顺利进行。
2.桩基托换原理以及方案选择。
所谓的托换原理就是用新的受力体统去替换已有的受力体统。依据给新的受力体系转换荷载过程的差异，托换技术又可分为主动托换技术和被动托换技术。而桩基的主动托换技术是在原桩切桩前对新的受力体系施加荷载，减少一定新的受力体系的变形，从而让托换之后的新的受力体系的变形被控制在最小的范围之内；被动托换技术是在原桩切桩的过程中就把荷载传递到新的受力体系上。
考虑到施工区域的环境以及地质情况，确保周边居民以及商业建筑物的安全，设计采用梁式托换。
3.桩基托换的主要施工工艺。
（1）桩基托换钻孔桩施工。
托换钻孔桩依据其直径的不同可分为两种类型，因为有的托换桩之间的间距过小，所以普通的钻机不能满足施工的需求，于是对钻机钻杆以及钻头都进行饿改造，在遇到无法钻进的情况时，改用小型的冲孔钻机钻进，从而加快了钻孔桩的施工效率，保护了周边的建筑物。钻孔桩施工是一种比较成熟的施工工艺，但由于施工时受到施工环境的影响，因此，必须进行施工工艺和设备的改善。
（2）基坑支护以及开挖。
基坑开挖的深度较深，以及受施工环境的限制，选择进行放坡分段分层开挖，采用人工开挖加上小型挖掘机开挖；安排足够的施工人员，尽快完成基坑的开挖工作。钢板桩和旋喷桩共同进行支护的支护方式。
（3）临时性钢支架以及吊扣轨施工。
在桩基托换过程之中，为确保广深铁路桥的正常运营，在桩基施工之前，需设置临时性的钢支架。这种临时钢支架选用的是微型嵌岩钢管群桩。微型嵌岩钢管群桩的施工方法是:先使用地质钻机进行钻孔，然后放入钢管，再将孔内以及桩基沉渣清除干净，灌入碎石子，注入水泥浆，就形成了钢管桩。
为确保施工的绝对安全，还要进行吊扣轨加固的施工。于工字钢梁顶部摆放不同型号的H型工字钢分别作为吊扣的纵梁和横梁。
（4）桩帽以及托换梁施工。
桩帽之间的钢筋密度较大，并且要灌入混凝土，在桩帽顶面要预留锚固钢垫板。桩帽是托换梁受力转移到新桩的主要结构，它可以承托千斤顶与临时可调支座。桩基托换施工中最关键的结构就是托换梁施工。托换梁施工采用纵向其后张预应的体系。托换梁和承台之间是通过梁托承台进行联系的。托换梁的施工的工艺流程主要为：浇注硂垫层、新旧硂界面处理、钢筋绑扎、浇注结构硂以及硂养护。托换梁混凝土用商品防水混凝土，混凝土的浇注过程要连续，浇注完毕后，要进行洒水养护，从而保持混凝土表面的湿润，避免出现混凝土开裂的现象。
（5）加载托换施工。
在桩顶和托换梁之间要预留一定的距离升顶加载空间，在升顶的过程中，支座随千斤顶的升高而升高。若千斤顶突然出现故障，则支座能够起到临时支撑的作用。托换梁能否荷载转移的关键在于加载升顶与张拉预应力的协调，为避免因荷载的突变而导致的事故，需要严格控制顶力。托换完毕后，浇注托换梁与桩顶间的混凝土。
（6）围堰施工。
进行围堰施工的主要目的在于：将桥梁下的水抽取干净。首先在钢板桩的顶部做围檩，并在围檩与钢板桩上钻出合适的洞，用螺纹钢使围檩和钢板桩贯穿起来，再把螺纹钢焊在型钢上，清除围堰的表层淤泥以及杂土，排放出围堰内的积水，及时修整围堰的内坡，补土夯实，并且在围堰的中间用袋装土以及黏土填实，从而防止渗漏问题的出现。
4.桩基托换施工监测。
桩基托换是一项非常具有挑战性的施工过程，其存在着技术性和风险性的难题。桩基托换施工监测的主要内容包括：地表沉降、倾斜、裂缝、缺陷位置观测、结构位移监测以及地下水位监测等。具体的监测项目有：
（1）沉降的检测。
沉降监测的主要对象是地面沉降和建筑物的沉降。其中对于建筑物的沉降，沉降监测点多设置在：地面的沉降观测点；托换梁板顶面；新托梁板边缘与既有桩的相交处等。
（2）倾斜、裂缝、缺陷位置观测。
建筑物的倾斜监测包括纵轴向和横轴向监测倾斜度。裂缝监测点多设在托换体系的各个结构构件的裂缝处。
（3）结构位移监测。
主要有托换梁挠度、新柱顶的沉降以及承台的位移等。可借用静力式水准仪进行沉降测量，静力式水准仪是由计算机、传感器、数据处理分析软件以及采集模块组成。具有定位准确、自动化以及全程自动化等特点。借用百分表位移计来测量托换梁挠度。
（4）结构应力监测。
结构应力监测主要包括新桩应力、托换梁应力以及承台底节点的界面应力等，其中新桩应力要选在靠近隧道的新桩来监测；托换梁应力选在托换桩承台和跨中的截面，值得注意的是：监测梁体的应力必须控制在安全的范围之内。
5.对地铁桩基托换施工的认识。
（1）高压旋喷桩的加固地基明显，因此，止水的效果不够显著，应该在孔内的导管预先进行注浆操作，从而达到止水的目的。
（2）临时性钢支架以及吊扣轨的使用，为了确保施工安全，必须采用动载下托换的施工方法。
（3）托换梁进行张拉后，进行高浆注浆，必须观察清楚梁底的具体冒浆情况，梁底不得冒浆。
（4）在截桩问题上，因考虑到托换梁的受力模式的影响，避免管桩的顶升的过程中产生过大的摩擦力，从而导致托换梁过载，因此，采用分级截桩，同时，对于桥墩以及桩顶，暂且不截桩。截桩完毕后，要仔细勘测是否出现异常情况。
6.结束语。
地铁桩基托换施工工艺技术是一种钢投入使用的新的施工技术，桩基托换施工的方法较多，所以，选用时，必须要因地制宜，依据具体的情况而定。如本文中谈及的几种桩基托换施工工艺，如：桩基托换钻孔桩施工、临时性钢支架以及吊扣轨施工、桩帽以及托换梁施工以及加载托换施工等，它有效地解决了地铁工程的建设与建筑物拆迁之间的问题，但与此同时，我国的地铁桩基托换施工工艺技术还存在诸多技术上的问题亟需解决，随着地铁的应用越来越广泛，地铁桩基托换施工工艺技术也会逐渐被推广以及不断完善。
参考文献：
[1]王虹，鞠世健.盾构穿越建筑物桩基群的施工技术[J].广东建材，2006（7）：71-73.
[2]谢涛，袁文忠，朱明.群桩基础竖向承载力群桩效应模型试验研究，铁道建筑技术，2002（4）.
[3]李宏韬，张永峰，地铁穿越城市既有建筑物时托换技术的应用[J].铁道建筑，2007（1）：37-39.
[4]J.S.Sharma,A,M.Hefny,J.Zhao,C.W.Chan.Effect of large excavation on deformation of adjacent MRT tunnels.Tunnelling and Underground Space Techology ,2001,(16):93-98.