上海港罗泾港区罗泾一期引桥改造方案
摘要:根据罗泾一期引桥穿越灰堤处的实际情况,对3种处理方案进行比较后,提出了拟实施的方案
关键词:罗泾二期 改造 方案
1 工程概述
上海论文网上海港罗泾港区二期工程煤炭码头后方的现有海塘大堤,已按防汛标准进行加高加固。同时,根据相关规划,在现有海塘大堤的外侧水域规划驳岸线处将新建灰堤。
目前拟建灰堤到防汛大堤间泥面标高约在±0. 00 (吴淞零点为基准,下同)左右,今后拟建灰堤以内吹灰至标高+5. 00m以上。根据地质勘察报告,该区域内上部土质为淤泥质粘土与淤泥质粉质粘土,两层土厚度在20～30m左右。由于吹灰荷载为大面积均布荷载,自然泥面以下没有排水通道,故土体的孔隙水压力无法释放,因此泥面以下土体沉降速率较慢,但最终还是会因土体缓慢沉降而对泥面以下的罗泾一期老引桥桩基逐渐产生附加弯矩;而自然泥面以上的吹灰荷载将直接作用在老引桥斜桩上,从而促使斜桩产生附加弯矩;吹灰完成后,将在+5. OOm标高以上进行堆载,堆货荷载可能是不均匀荷载,这种不均匀荷载除因造成土体沉降而使桩基产生附加弯矩外,还有可能使土体产生一定侧向(水平向)位移,进一步增加附加弯矩。结合力学理论分析和罗一期引桥的生产营运时间的具体要求,并与施工单位具体研究了施工可行性后,设计提出三种处理方案,对老引桥桩基进行处理和保护。
2 工程现状
罗一期引桥为高桩空心大板结构,排架间距27m,主体桥面标高均为7. 6m。拟建灰堤以内引桥长度约为246m,共有10榀墩台;由于灰堤向外放坡,拟建灰堤线以外的第一榀墩台也受其影响。故罗泾一期引桥改造范围为0 l号墩台到11号墩台。01～03号墩台桩基形式为钻孔灌注桩,桩径1. 2m,桩长45～50m,每榀墩台有6根直桩,吹灰压力由于是大面积均载、很少会对其产生附加弯矩,故考虑利用老直桩,但在01～03号墩附近的堆货荷载可能使土体产生一定侧向(水平向)位移,因而可能会对其直桩产生一定影响,所以在对这部分桩基不进行处理的条件下还需对附近的堆货范围作出限制; 04～11号墩台桩基形式为预应力混凝土方桩,桩径0. 6m ×0. 6m,桩长49m,每榀墩台有8根斜桩, 1根直桩,吹灰和堆载将对斜桩产生较大附加弯矩,影响老引桥的安全使用,故考虑处理和保护这部分桩基。
3 改造工程原则
3. 1 改造工程原则
3. 1. 1 保证灰堤完成后罗一期老引桥使用安全。
3. 1. 2 尽量减少改造工程量以减少工程投资。
3. 1. 3 合理安排施工顺序,尽可能缩短工期,以缩短带式输送机停产时间。
4 改造工程方案介绍
4. 1 方案一:#p#分页标题#e#
4. 1. 1 方案介绍:
将04～11号墩台每榀墩台的8根斜桩废除,采用8 根55m 长800PHC 管桩(直桩) 代替。10～11轴位置由于灰堤穿越,故将面板全部拆除,另增设10a轴墩台作为防浪墙基础。以长直桩置换短斜桩,不仅保证了桩基的承载能力不减小,而且灰堤内吹灰和堆载产生的竖向土压力不会作用在桩身,避免了因竖向土压力产生的桩身附加弯矩,从而可以保证老引桥结构安全。10～11轴位置改造在灰堤施工前进行,根据旁边新建#4引桥的施工经验,可知在这个位置现浇墩台和安装空心大板是可行的。只要选择有经验的施工单位,并投入足够的施工力量,全面展开施工作业面,对每榀墩台同时进行改造,并采用高标号混凝土以缩短养护时间,基本可保证三个月内完成改造。
4. 1. 2 实施步骤:
( 1 ) 罗泾一期引桥上DSG3B、DSG4B、DSG10、DSG11四条带式输送机停产,并将灰堤以内的4条带式输送机拆除。
(2) 将桩基所处位置的预应力空心大板用钢丝绳反吊,然后将预应力空心大板端部凿断;而10～11轴位置由于灰堤穿越,故将面板全部拆除,另增设10a轴墩台作为防浪墙基础。
(3) 在预应力空心大板端部凿断位置布置PHC管桩,以老引桥作为施工平台,采用陆上沉桩机械进行桩基施工(9、10、11轴上的PHC管桩加设<1 000钢套筒, 10a轴上的PHC管桩加设<1 400钢套筒,钢套筒入土深度为泥面以下12m)。
(4) 桩基施工完毕后,现浇托梁作为老引桥墩台的支撑,同时也作为端部凿断的预应力空心大板的支座。为使老引桥墩台底部和托梁顶部接触密实,在托粱内设置压力注浆孔。
(5) 10～11轴敲拆的预应力空心大板应重新按原设计图纸进行预制,并在现浇10a轴墩台施工完毕后安装面板。
(6) 现浇面层及其在老引桥墩台上设置高架廊道立柱。
(7) 廊道上部结构施工。
(8) 安装带式输送机,并调试生产。
(9) 新建灰堤并在灰堤内吹灰至设计标高。
4. 1. 3 优缺点分析:
(1) 优点:场地有效使用面积相对较大;改造工程量相对较小,投资相对较少。
(2) 缺点:反吊预应力空心大板、面板开孔沉桩施工以及在老引桥面以下现浇托梁等施工具有较大难度,施工工艺复杂。由于带式输送机和老引桥结构均需做大范围的改造,故带式输送机停产时间相对较长。
4. 1. 4 存在问题:
+ 5. 00标高以上堆货荷载有可能使土体产生一定侧向(水平向)位移,从而可能会对直桩产生一定影响。故应对引桥外边线以外一定范围内堆货做出限制。
4. 2 方案二:
4. 2. 1 方案介绍:
在灰堤规划线距引桥一定距离位置将灰堤结构改为拉锚板桩驳岸结构,并且不穿越引桥,而绕向后方将引桥与吹灰场地隔离。由于前排板桩的隔离作用,从而使驳岸后方的土体压力不传向老引桥桩基,使原有引桥和带式输送机在不做任何改造的条件下能够安全使用。板桩施工在吹灰之前进行,故需使用桩船在水上作业,老引桥第4轴往江侧范围的板桩施工没有困难,第4轴往岸侧范围(约45米)的板桩施工由于水深太浅,故需乘高潮打桩。#p#分页标题#e#
4. 2. 2 实施步骤:
(1) 进行前排350 ×480 ×30 000 (mm)混凝土板桩沉桩施工。
(2) 在前排板桩往后10m,进行后排300 ×480 ×12 000 (mm)混凝土锚碇板桩沉桩施工。
(3) 现浇导梁、胸墙,间隔2m安装<70钢拉杆。
(4) 接岸段重力式驳岸施工。
(5) 在拉锚板桩驳岸内吹灰至设计标高。
4. 2. 3 优缺点分析:
(1) 优点:不改造老码头结构,不改造带式输送机,因此不需要停产,保证了生产的正常进行。
(2) 缺点:投资很大;由于驳岸线距新老引桥边线有一定距离,且驳岸内堤顶不得堆载,因此减少了场地有效使用面积。
4. 2. 4 存在问题:
本阶段驳岸设计以灰堤的设计断面为依据,防浪墙标高为+ 8. 30m,将来灰提要升级为防汛堤,防汛堤标高将升级为+ 10. 0m,防汛堤堤顶标高目前未知,故下一阶段设计必须明确以复核驳岸断面的合理性。
4. 3 方案三:
4. 3. 1 方案介绍:
采用直径为1m的钢套筒(两个半套筒拼装而成)对04～11号墩台老引桥斜桩进行保护,钢套筒插入自然泥面以下2m,上部升至墩台底部。这样,自然泥面到+ 5. 00标高的竖向吹灰荷载将直接作用在钢套筒上,附加弯矩由钢套筒承担,从而保护了老桩。为防止土压力转化成作用在原桩基上的集中力,破坏原桩基,故钢套筒头部1m范围内衬氯丁橡胶。同时为防止钢套筒位移而引起原桩基轴线方向的作用力产生,故将老引桥斜桩桩头两米范围内涂沥青润滑以减少摩擦作用。10～11轴位置由于灰堤穿越,故将面板全部拆除,另增设10a轴墩台作为防浪墙基础。钢套筒的埋设需水上工作船和水下潜水员配合进行,利用套筒自重和施加一定的压力使钢套筒入土2m,根据以往成功的施工经验,认为钢套筒的埋设虽然存在一定困难,但在技术上还是可行的。10～11轴位置改造在灰堤施工前进行,同样根据旁边新建#4引桥的施工经验,可知在这个位置现浇墩台和安装空心大板是可行的。
4. 3. 2 实施步骤:
(1) 通过加设钢套筒对老引桥4～11轴墩台的斜桩进行保护,要求钢套筒底部入土2m以上,顶部内衬氯丁橡胶保护桩头。
( 2 ) 罗泾一期引桥上DSG3B、DSG4B、DSG10、DSG11四条带式输送机停产,并将灰堤以内的四条带式输送机拆除。
(3) 10～11轴位置由于灰堤穿越,故面板全部拆除,另增设10a轴墩台作为防浪墙基础。
(4) 10～11轴敲拆的预应力空心大板应重新按原设计图纸进行预制,并在现浇10a轴墩台施工完毕后安装面板。
(5) 现浇面层及其在老引桥墩台上设置高架廊道立柱。
(6) 廊道上部结构施工。
(7) 安装带式输送机,并调试生产。
(8) 新建灰堤并在灰堤内吹灰至设计标高。这部分工作应该分级实施,并同时做好观测工作。
4. 3. 3 优缺点分析:#p#分页标题#e#
(1) 优点:改造工程量小,投资小;带式输送机停产时间相对较短。
(2) 缺点:吹灰荷载还是有可能引起自然泥面以下土体较少量的缓慢沉降,使老引桥桩基逐渐产生较小的附加弯矩。为避免老桩承受几项弯矩叠加,故老引桥斜桩不能再承受堆载产生的附加弯矩,因此老引桥斜桩应避开堆载应力扩散范围。根据计算确定,老引桥上下游边线以外35m范围内不得堆载,大大减少了场地有效使用面积。同时,为尽可能减少自然泥面以下土体沉降量,无论是灰堤还是灰堤内吹灰都应该分级均匀实施,每级实施厚度不得超过0. 5m,高差不得超过0. 2m,且沉降值连续四周均小于1mm后,方可进行下一级的施工。施工期间每日一测,施工结束后每周一测,这既延长了灰堤和吹灰施工工期。在灰堤和吹灰施工期间和施工结束后一年时间内,应对老引桥沉降位移进行连续观测,也对将来的管理提出较严格的要求。
4. 4. 4 存在问题:
上海论文网本方案在理论分析上是可行且经济的,但由于其他一些不确定因素的存在。并且一旦在实施过程中出现异常,很难有行之有效的补救措施,故本方案存在一定风险。
5 土建工程造价
方案一: 1 122万元;
方案二: 3 650万元;
方案三: 780万元。
6 结论
以上三种方案均具有操作可行性。综合各方案的优缺点分析,设计认为,方案一结构受力较清晰,且投资适中,故作为推荐方案。
