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滨水岸线亲水平台改造施工技术研究

发表时间：2021/6/16 来源：《建筑科技》2021年4月上作者：陈樑

[导读] 原外滩观景平台未能由西向东全线贯通，因此对其进行全面贯通改造。通过对在水中潮汐过程中对旧平台及障碍物的拆除、新建新平台施工过程中的水中桩基、平台吊装等内容进行阐述，确保在潮汐过程中对在水中桩基及平台施工及吊装的安全可靠性，并为类似工程提供相应的借鉴。

上海建工二建集团有限公司陈樑 200080

摘要：原外滩观景平台未能由西向东全线贯通，因此对其进行全面贯通改造。通过对在水中潮汐过程中对旧平台及障碍物的拆除、新建新平台施工过程中的水中桩基、平台吊装等内容进行阐述，确保在潮汐过程中对在水中桩基及平台施工及吊装的安全可靠性，并为类似工程提供相应的借鉴。
关键词：潮汐；水中施工；钢平台；吊装
        1工程概况
        1.1项目概况
        南外滩滨水岸线综合改造工程（万豫码头街~南浦大桥）位于上海市黄浦区，实施范围北起万豫码头街，南至南浦大桥，西至外马路东侧人行道边线，东至规划码头前沿控制线。
        岸线全长约 1266 m, 面积 31836m2（其中，万豫码头街至利川码头街范围内岸线长约 370m, 面积 9390m2，利川码头街至南浦大桥范围内岸线长约 896m, 面积 22446m2）。主要改建内容为：亲水平台结构。
        1.2水文地质概况
        黄浦江为湖源河网型潮汐河流，受涨落潮流交替作用，潮位随洪、枯季，大、小汛而变化。大汛期，涨潮流速大于落潮流速，小汛期，则反之。涨潮流速一般为0.7～1.0m/s，最大涨潮流速达1.5m/s左右，平均涨潮历时为4小时18分。落潮流速一般为0.6～0.8m/s，最大落潮流速达1.3m/s左右，平均落潮历时为8小时8分。拟建场地的地下水主要有浅部土层中的潜水以及承压水。
        桩基施工范围内的地基土属第四纪全新世Q34～晚更新世Q13的沉积层，主要由填土、黏性土、淤泥质土、粉性土、砂土等组成。成因类型可划分8个主要层次，具体为：①1-1a层杂填土、①1-2a层杂填土、①1-2层素填土、①2层淤泥、①3-1层灰色黏质粉土（江滩土）、①3-2层灰色黏质粉土、①3-3层灰色黏质粉土、④层灰色淤泥质黏土、⑤1-1层灰色黏土、⑤1-2层灰色粉质黏土、⑥层暗绿～草黄色粉质黏土，⑦1层草黄～灰黄色砂质粉土、⑦2-1层灰黄色粉砂、⑦2-2层灰色粉砂及⑨层灰色粉细砂。
        1.3平台概况
        新建亲水平台采用钻孔灌注桩高桩梁板结构，钻孔桩设计为A800 水下C30钢筋混凝土灌注桩，桩长为40m、45m，码头宽20m，主梁下横梁排架间距6m、7m，每榀排架最多布置6根桩。码头上部结构为现浇横梁、预制纵梁、叠合面板。横梁断面形式采用倒T形现浇叠合式结构，横梁高度取2.3m，其中下横梁宽1.6m，高1.0m，上横梁宽0.8m，高1.3m，横梁分三次现浇。纵梁采用预制形式，尺寸为900×1240mm，预制面板厚0.2m，搁置在预制纵向梁系上，预制部分厚200mm，现浇面层厚180mm～230mm。
        2施工难点
        2.1老码头拆除清障繁琐
        原老码头下部障碍物及抛石较多，机械停靠施工作业不便，同时在清障作业时，不能污染黄浦江水，且在退潮后方可施工可作业。
        2.2水中钻孔桩施工时对黄浦江环境要求高
        桩基施工范围淤泥层厚度较高；黄浦江属潮汐河，一日有两次涨潮和落潮；施工现场吃水浅，通常的水上打桩船液压斗压桩施工不适合在此施工且造价高昂，造成水上景观平台桩基施工的困难。
        2.3现浇横梁、承台难度高
        现浇部位高度较高，因而考虑混凝土散热问题，分次浇筑施工。
        3主要施工关键技术
        3.1水下清障
        在沉桩前，先在桩位处用6米长的30#槽钢下插至原状土，试探水面下部是否有障碍物。水面以下存在障碍物，采用履带吊或长臂挖机配合液压抓斗或铲斗进行疏浚清障处理，工程桩位置遇到不能通过铲斗式清除的局部孤立砼层，采取重锤夯击的方式进行破碎，并且对黄浦江主航道的交通运输无影响，破碎后用履带吊带振动锤把直径1050的外钢护套筒进行施打至原状土设计标高；如破碎后外钢护套筒不能进行沉至原状土层，用冲击锤在外钢护筒内，将破碎后的砼层利用尖头冲击锤的冲击力挤压至外钢护筒外侧，随后继续将直径1050的外钢护筒沉至设计高程，在施工中尽量采用冲抓钻机进行沉孔，避免采用重锤以减少对附近建筑和其他设施的影响。
        3.2水上施工钢平台搭设
        灌注桩施工平台采用Φ219*8mm，L=15m的钢管桩，沿黄浦江架设间距为1.5m。采用50T履带吊配振动锤打设。钢管桩纵向架双拼30#槽钢对接焊作为承重梁，承重梁上部焊接30#槽钢，形成平台面，上部满铺走道板。钢管桩其长度要综合考虑桩位处水深、洪水冲刷及平台钢管桩和桩钢护筒阻水引起局部冲刷的影响。待钢管桩沉桩完成后，马上用［8a焊接钢管桩纵、横向联系，以防水流冲击倾斜，保证平台的抗扭能力。平台钢管全部施工完毕后，纵梁下部设16#槽钢搭设剪刀撑，然后利用履带吊配合进行平台上部结构的铺设，最后铺设平台工作面，加设安全栏杆。（图1）

图1平台立面图
        3.3水中钻孔桩施工
        在平台搭设完成后，外钢护筒用履带吊配振动锤沉至土层内，与施工钢平台相平，外护筒内进行钻孔桩泥浆处理，在原有码头上设置成品泥浆箱，安排泥浆车进行外运。
        1）钢护筒制作
        保证护筒沉入时不变形、不漏水，在外钢护筒上设三道加强箍：顶口设一道50cm宽的加强箍、底口设一道50cm宽加强箍、距底口 5m 的位置设一道 30cm 宽的加强箍。钢护筒所有加强箍钢板厚 10mm、材质同钢护筒材质。钢护筒的加强箍均要满焊，焊缝不小于10mm。使加劲箍与护筒结合紧密，形成整体。插打难度较大，可采用较大口径的钻头先预钻至护筒底的标高位置后，提出钻斗并且用钻斗将钢护筒压入到预定位置。（图2）

图2 水上钻孔就位示意图
        3）成桩施工
        钻进时初始进尺要慢，以保证孔口质量；钻进时经常检查、调节泥浆比重，专人随时测量泥浆指标、孔深及钻进情况，并做好记录，发现异常及时处理。成孔过程中，及时补充泥浆，保持孔内水位的稳定。
        当孔底已达设计标高后，继续转进0.5m可停止钻进，通过计算钻杆长度和测绳量测，进行成孔检查。在终孔与清孔的间隙时间应保持孔内水头高度，钻头取出后要及时进行清洗检修以备再用。
        单桩砼灌注时间不宜超过3小时，初灌注时，先在导管中安放球胆隔水栓，隔水栓置于导管内泥浆面，初灌斗与导管联接处用锥型隔水盘封闭,足量砼倒入初灌斗后，启出隔水盘，保证导管埋入砼面超过0.8m，孔口大量返出泥浆，说明初灌成功，以后工序进行连续灌注作业。钻孔桩混凝土初灌量约0.6m3~0.8 m3，考虑到初灌时泥浆瞬时涌出量较大，为保证安全文明施工，泥浆不流入黄浦江内，考虑在外护筒上口开设溢流孔，在边上设置一集浆箱，集浆箱容积不小于1立方，砼初灌时通过排浆槽使泥浆流入集浆箱内后用循环泵抽除。
        4）外护筒拔除
        在内护筒埋放就位后，将内外护筒中间侧用粘土回填压实，以防止护筒四周出现漏水及泥浆外溢现象。外护筒顶面需高出黄浦江最高水位以上，以防泥浆流入江内。护筒连接处要求筒内无突出物，应耐拉、压，不漏水。
        混凝土灌注满足要求后，振动锤设备重新就位，将护筒拔出桩孔，外护筒循环使用。
        3.4现浇下横梁及墩台施工
        亲水平台横梁分为下横梁和上横梁两个部分，其中下横梁在桩基完成后进行，上横梁在预制纵梁安装完成后进行，横梁上部为预制纵梁及预制板结构，现浇墩台与横梁同步进行施工。本工程亲水平台部分共有现浇横梁10榀，现浇墩台3个。
        1）横梁施工
        桩基外部为钢护筒需进行割除至水面以下，承台模板板面及墙身模板均采用采用木模板，底部焊接牛腿在已完成灌注桩上，架设32#工字钢做纵梁承重。模板底模采用10cm*10cm木方加固，间距25cm，上铺20mm模板。竖向用双排8#槽钢间距600mm，上下用M20对拉螺栓固定，间距60cm。螺栓上下两端用扣件扣紧。横梁模板安装时，应先弹出中心线和横梁的两个边线，找好底平选择外侧先安装对线就位，立竖档、横档及斜撑。底模平台形成后，在钢筋未绑扎之前，底板不可全部封死，留设2~3个0.5×0.5m的孔，以避免潮水作用整个底模所受的浮力过大。
        2）墩台施工
        亲水平台在过江管道侧为现浇墩台结构，高度为1.5m（局部1.75m）；待施工钢平台拆除，进行墩台梁抱箍及底部型钢及模板安装，抱箍、 H型钢与横梁相同进行支撑，上部铺设墩台梁底模进行钢筋绑扎，其次进行墩台梁砼浇筑。考虑到混凝土散热问题，墩台混凝土分二次浇筑；墩台梁在砼浇筑前预埋200*200预埋件@800，墩台梁底模拆除后，用14a#槽钢在相邻墩台梁之间与预埋件焊接，上部铺设40*80方木、模板，钢筋绑扎完成后进行0.5m厚（局部0.75m厚）墩台板砼浇筑。
        3.5预制板、预制纵梁吊装施工
        预应力空心板预制梁板安装时采用1辆100T和1辆50T汽吊抬吊进行安装就位。在架设梁板时，运送梁板汽车停放在原有平台中间，由2台汽吊抬吊安装，其中一台100T汽车吊为主吊，另一台50T汽车吊辅助100T汽车吊，把预制板从运输车上吊起，然后100T汽车吊缓慢地将梁板转向安装就位。
        梁板安装时应就位准确且与支座密贴，不得使用撬棍移动梁板。落梁时，预制梁的纵边线应同台帽上的放样线在铅垂线上。架梁、落梁时操作平稳，防止支座偏心受压或产生初始剪切变形。
        3.6面层施工
        在预制面板吊装完成后，进行现浇面层绑扎，面层钢筋纵向为C14@150，横向为C16@150单层双向钢筋，现浇面层厚180mm~230mm，混凝土强度为C35，现浇面层钢筋平行码头面布置，即面层保护层总厚度40mm不变，以调整现浇层的厚度形成泄水坡度。
        4结语
        本文通过滨水岸线改建工程为背景，结合工程自身的特点、难点，对既有滨江平台的改建施工技术行进了研究实践。简要的阐述黄浦江内的水中桩基施工、现浇结构、吊装预制结构施工技术，为水中结构积累经验。
参考文献：
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[2]汪健雄.浅谈高桩码头水上钻孔灌注桩施工技术.工程技术
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