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[实例案例]上海苏州河河南路桥老桥拆除施工技术

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[实例案例]上海苏州河河南路桥老桥拆除施工技术

1.概述

上海苏州河河南路老桥全长64.46m,跨径布置为12.61m+37.64m+12.61m,宽18.2m。上部结构为3孔钢筋混凝土悬臂孔加工字钢梁挂孔,下部结构为设木粧基础的重力式桥台和空心桥墩,梁底中间标高实测为5.55m(图4-89、图4-90所示)。

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图4-89河南路老桥立面示意

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图4-90河南路老桥水中墩示意

为配合轨道交通10号线盾构穿越苏州河和河南路道路拓宽工程,需对苏州河河南路桥进行拆除并改建。

2.拆除方案确定(1)拆除方案比选

由于河南路桥位于市中心黄浦区、闸北区、虹口区三区交界,河南路是市中心交通要道,苏州河航道通航量也很大,因此,老桥拆除对工期与环保等方面提出了很严格的要求。结合工期、安全、环境影响和运输方式等因素,对多个方案进行比选

(表4-4)0

拆除工艺比较表4-4

经方案比选,采用无震动直线分块切割工艺拆除河南路桥。为节约工期,直接采用大块件结构切割方式,由浮吊配合切割吊装;根据苏州河沿线桥梁通航高度限制,采用“申平3号”100t浮吊船配合吊装拆除。

(2)拆除方案确定

上部结构按挂孔段、中跨悬臂段和边跨悬臂段依次拆除,根据浮吊吊装性能,进行各结构段横桥向分块切割吊装。

水中墩采用无震动直线分块切割工艺,水下拆除。边墩拆除搭设围堰,水中为双层拉森钢板桩围堰,陆上为双排SMW工法粧围护。边墩结构同样采用无震动直线分块切割工艺,在围堰内干作业施工。

水中墩木桩采用减摩作业法套管拔桩。水中墩木桩由潜水员配合水下拔除,边墩木桩在围堰内干作业拔除。套管采用600钢管,由浮吊及震动锤配合施工。

施工流程:灯柱及装饰构件拆除—挂孔结构拆除—中跨悬臂段拆除—边跨悬臂段拆除—墩台拆除—木桩拔除—回填桩孔。

3.上部结构拆除

河南路ff桥以“建新如旧”为方针,老桥上的宫廷式铸铁灯柱、墩柱装饰、古典浮雕花饰腰线、欧式栏杆花饰等体现老桥建筑风格的构件需保留,拆除需要加以保护,为新桥装饰构件设计加工作为参照。

老桥上部结构为弧形结构,断面均为变截面,且切割块件体积较大,重心难以计算,对吊装产生不利影响。

(1)灯柱及装饰构件拆除

柱拆除采用钢筋混凝土钻石钢线绳切割机在灯柱底部切割,整体运送至仓库留存。各种浮雕装饰构件采用浮雕面发泡剂支模固结,模具强度达到要求后脱模留存。为保证装饰构件拆除完整,采取切割面整体加固等措施。

(2)挂孔段拆除

挂孔段长17.2m,由两侧的混凝土边梁及中间的工字型挂孔钢梁组成,上设桥面板。工字梁共8根,两侧各一道混凝土梁。根据驳船装卸尺寸要求,将挂孔段按纵梁数量分10块切割拆除(图4-91)。

桥面连结采用液压墙锯进行切割分离。钢工字梁一端固结一

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图4-91挂孔段切割顺序示意

端滑移,固结端为螺栓锚固,焰割解除锚固后吊装。外侧混凝土梁与栏杆一起切除,梁端采用钻石绳锯切割。

(3)悬臂段分块切割

中跨及边跨悬臂段为单箱九室混凝土结构。根据图纸进行结构重量理论计算,按浮吊性能进行结构分块(图4-92)。

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图4-92边跨悬臂段切割顺序剖面

先将图中切割线位置的4块箱梁顶面混凝土桥面板切除吊走。剩余部分沿纵桥向分5块切割,形成5块单室箱梁结构。

4.水中墩拆除

水中墩墩底标高一5.55m,位于河床下3m多,水下切割需清除墩边河床土。老桥木桩进入盾构范围,为确保盾构施工安全,须将木桩全部拔除;木粧孔须回填密实,避免形成渗水通道。木粧顶部位于水下8m,施工困难,且可能存在斜桩、二节桩。施工风险很大,必须保护盾构安全,确保万无一失。

(1)墩顶块水上部分分块切割

根据苏州河水位,对墩顶块水上部分重量进行理论计算,根据浮吊吊距吊重进行分块切割。墩顶块水上部分分成5块,用油泵液压切割机纵向切割分离(图4-93)。

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图4-93墩顶块水上部分切割示意

(2)水中墩分块切割

水中墩拆除分为两部分:墩顶块水下部分和水下墩台。因墩顶块水下部分与水下墩台实际无连接,切割完成后先将墩顶块水下部分直接吊出,后再吊装水下墩台块。

水下墩台为空心墩,墩内有10道竖向隔板与上部结构箱梁腹板对应,每个隔板上有#46透水孔。

根据100t浮吊船的吊装能力,并考虑墩底混凝土与木桩粘结力,每个水中墩分为12块。

由于水中墩底部位于河床以下约3m,为了满足潜水员下水到墩台底部,将切割链条从墩台底部穿过,需要进行河底冲淤。

墩台底部清淤无法机械施工,只能由潜水员潜至墩台下,利用高压水枪将墩台底部木粧间的泥土冲刷干净。而后,根据切割分块部位,由潜水员将切割链条牵引索从墩台底部穿过。每个切割断面设置两根切割链条,其中一根备用(图4-94)。

(3)水下墩台吊装

1)吊点设置:根据墩台结构,利用墩台内隔板处的料6透水孔作为吊点,吊点水深约3m,潜水员进入墩台内部,水下穿钢丝绳(图4-95)。

2)墩内淤泥清除:吊装过程中发现,水下墩台内部有大量淤泥,使吊重大大增加,超出浮吊起吊能力。因此,在吊装提升

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图4-94水中墩切割示意

的过程中.采用高压水枪冲刷淤泥,以减轻吊重。

3)木桩粘结解除:部分分块吊装中发现,由于墩底混凝土与木粧粘结力和墩台分块自重的合力超过浮吊起吊能力,导致无法起吊。用浮吊将墩台分块前后摇动,以解除木桩嵌固作用。

(4)木桩拔除根据老桥木桩对盾构穿越和钻孔桩施工的影响范围,将木桩进行分类拔除,即距盾构边线lm范围和钻孔桩粧位中心点f2m范围内的木桩进行拔除,水中墩木桩实际拔除总计278根。

拔桩时先将钢丝绳穿入钢管套管内,由潜水员在水下将钢丝绳套在木桩粧顶上,然后用震动锤夹住钢套管套住木桩,慢慢向下沉入河床,

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图4-95水下敏台吊装

达到木桩桩底下20cm,由浮吊将木桩拔起(图4-96)。

(5)桩孔回填

根据盾构和钻孔桩施工对回填土的质量要求,分两类回填。

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图4-96木桩拔除示意

1)距盾构边线1m范围内的桩孔,回填质量涉及盾构穿越安全问题,孔内的回填土密实度和强度必须大于或等于周边土,采用填砂后注浆的方法回填。压浆级配(重量)为:水泥:粉煤灰:陶土粉:水=685:455:60:600。

2)钻孔桩中心衫m范围内的木桩,回填砂会影响护筒打设及成孔施工,因此用回填粘土的方法回填。回填土配方(重量)为:水:膨润土:粉煤灰:黄砂:水泥=1:0.175:0.637:

1.154:0.106。

结合套管拔粧工序,桩孔填充的施工工艺流程为:钢管套管打设到木粧底—拔粧—钢管内抽水—回填干粘土—钢管内压浆—静止1〜2h后拔除钢管套管。拔除钢管套管时用震动锤随拔随震,以使浆液填充整个桩洞。钢管内压浆时,浆液高度控制在主墩一5.00m、边墩一1.80m左右(均比木桩顶高0.50m)。

(6)河床回填

木桩回填完后,原水中墩清淤后的河床需回填粘土至标高一2.00m,由于回填土密实度不够,为防止形成渗水通道影响盾构,回填前在河床底摊铺土工布。

5.边墩拆除

边墩附近有河滨大楼、天妃宫等保护建筑,距围护边仅12m;周边有上水必600mm、煤气f300mm、合流污水f800mm等管线,距围护最小距离1.5m。

边墩围堰内外两侧受力不平衡,受力随潮位变化,影响围堰稳定性。

水中墩拆除后回填土密实度低,减小边墩围堰钢板桩有效嵌固深度,对围堰稳定构成极大威胁;木桩拔除引起围堰底部土体扰动,影响围堰稳定性。

(1)边墩拆除方案

为保护边墩周边的保护建筑、住宅和市政管线,陆上三边采用双排SMW工法桩围护,水中采用双排拉森钢板桩围堰。边墩结构采用无震动直线分块切割工艺,在围堰内干作业施工。

除老桥边墩拆除外,新桥边墩基础和墩台也在围堰内施工。

(2)围堰稳定措施

1)围堰设计优化

内排钢板桩长15m,外排钢板桩为20m长,增加入土深度。

为增加钢板粧的刚度,减小钢板桩的变形,在两排钢板桩之间每隔4m设置纵向钢板桩,与外排钢板桩相连,增加整体刚度。外排钢板粧外侧增加H型钢,抵抗钢板桩变形。

由于潮位变化,涨潮时水中围堰受水压作用,钢板桩围堰有向围堰内倾的趋势,因此,在围堰内设置临时支撑。临时支撑利用拔起的木桩,支撑间距约3m。支撑两端牛腿分别焊接在SMW工法桩型钢和钢板桩上(图4-97)。

2)浇筑底板

在墩台结构拆除后立即浇筑混凝土底板,增加围堰整体刚度,同时减小木粧拔除时土体扰动对围堰的影响。

3)拔桩分块

木桩拔除时,将木桩群分为三个区域,采用分区跳拔的方法,确保对基坑影响尽量减小。木粧拔除后立即将粧孔回填,区

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图4-97边墩(4号)围堰立面示意

域木桩群木粧拔除后立即回填至新桥承台底标高。

(3)围堰方案

SMW工法桩采用f850@600mm三轴水泥土搅拌桩,内插型钢。近河一排的SMW工法桩顶圈梁上设钢筋混凝土临时防汛墙。SMW工法粧围护在与老防汛墙交界处与老防汛墙结构平面位置冲突,无法紧密接合,接合段采用f000mm高压旋喷桩进行挡土兼止水(图4-98)。

水中围堰采用双排拉森W钢板桩,两排间距4m,之间用钢拉杆对拉。围堰内填袋装黏土。

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图4-98边墩(4号)围堰平面示意

(4)边墩拆除

边墩为墩台+空心方形过道结构。同水中墩切割方法,按边墩结构理论重量和浮吊起重性能,边墩分为11块。边墩木桩长9.14m,按盾构穿越和钻孔桩施工的影响范围,实际拔桩数量142根。边墩木粧同样采用套管法拔除,围堰内施工。

(5)施工监测

为确保施工时基坑安全,确保周边建筑和管线的安全,实施施工监测。监测内容:

1)两侧老防汛墙、保护建筑、市政管线沉降。

2)新建临时防汛墙(SMW工法围护上)的沉降和相对水平位移。

3)钢围堰的相对水平位移。

监测频率:拆除施工时每天1次,汛期时增至每天2次。监测结果:防汛墙、保护建筑、市政管线沉降累计最大为5.4mm,防汛墙水平位移累计最大为13.8mm,钢围堰水平位移累计最大为37.1mm。

6.结语

河南路桥老桥拆除涉及河南路桥新建、河南路道路拓宽、轨道交通]0号线工程,施工期间,苏州河河道依然通航,水下施工、浮吊吊装时间受通航限制,在工期十分紧张的情况下,针对老桥拆除过程中遇到的各种困难,我们采取相应措施,合理安排、精心组织施工,确保整个拆桥施工的安全,顺利完成拆除任务。

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