气象台桥施工组织设计(最终)

地铁三号线气象台桥拆改工程施工组织设计天津市道路桥梁管理处桥梁管理所2009年12月5日1第一章原桥拆除一、工程概况受地铁3号线吴家窑大街设站影响，地铁线路无法绕行现状气象台路桥，经规划部门多方案综合比较，并综合地铁、市政、交管等多部门意见，最终确定地铁3号线沿现状气象台路桥桥下通过方案。由于现状气象台路桥下部结构桩基与地铁3号线规划盾构线位置相冲突，因此需要将气象台路桥上、下部结构整体拆除，之后躲避地铁3号线线位，修筑新桥下部结构，但新桥位置仍与原桥重合。气象台路桥始建于1966年，为钢筋混凝土实心板梁，车行道宽9m，两侧各2m人行道，与河道有26°度交角。下部为打入的电杆桩（桩后有挡土板）及现浇帽梁，两侧有翼墙，上部结构共14片钢筋混凝土实心板梁（其中中板12片，边板2片），梁高40cm。1985年对该桥进行了扩建，拆除原桥翼墙，原桥边板在改建后成为中板，荷载加大，于是将原桥边板拆除，更换新板，并将扩建桥与新换边板之间的空隙作为湿接头，两侧为扩建桥梁，上游增加11片板梁，下游增加13片板梁，扩建完后板梁共38片。下部结构为打入预制方桩，预制方桩上现浇帽梁，桩后有挡土板，桥两侧有翼墙。此桥东侧半幅共有预制方桩54棵，其中40×40cm截面，桩长18.5m的18棵，为85年扩建桥帽梁方桩；40×40cm截面，桩长9.5m的6棵，为85年扩建桥翼墙下方桩；电杆桩，桩长9.5m的30棵，为66年旧桥方桩。西侧半幅预制桩如与新建桥灌注桩桩位冲突，也需拔除。扩建桥桩后挡土板为高1.5米，厚10cm，共32块，全长60.5m。旧桥挡土板为2500×50×12cm,共74块。扩建完后桥面宽为34m，两侧人行道各3m，全桥宽40m，长9m。3二、主要拆除工程量部位单位数量预制桩砼根54预制桩钢筋t26.6帽梁砼m346.1帽梁钢筋t3.6翼墙砼m33.9翼墙钢筋t0.2板梁砼m3206.6板梁钢筋t21.5桥面砼m336.5桥面钢筋t2.3桥面沥青砼（4cm厚）m2364.5栏杆m18人行道板砼m36.7人行道板钢筋t1.5伸缩缝m914三、拆除工程施工准备1、首先将施工范围内的各种管线的切除、迁移。施工区域内经勘查有电力、通讯等多条管线需要进行切改。位置位于两侧人行道板的下方，所以拆桥前必须先切除或迁移管线。2、拆除工程施工区应设置围挡，非施工人员不得进入施工区。3、战备桥搭设：先在桥头两侧分别浇筑2个承台，具体尺寸详见战备桥基础图。然后再每个基础上安装定型铁支座。将战备桥先在老桥上进行拼装，然后用2台100t吊车在两侧，将拼装好的战备桥一次吊装到位。4、交通导行方案进行半幅施工，将此桥分成两部分进行施工（如下图所示），保留13.88m扩展桥梁，改为双向4车道通行；将原有15.87m桥梁和16.02m扩展桥拆除，待此处新桥施工完毕后，将车辆导行至新桥，再拆除13.88m扩展桥梁。为了方便车辆的通行，机动车利用未拆除的老桥行驶，并在原桥旁修建1座临时导行用的战备桥，已方便非机动车行驶。战备桥搭设采用单层双排，桥面净宽为3.7米，桥长21米。5三七灰土支座支座贝蕾梁战备桥立面图支座板钢筋混凝土基础支座板钢筋混凝土基础三七灰土沥青混凝土沥青混凝土21m护轮木桥面板纵梁横梁桁架战备桥横断面图3.7mA-AAA四、道路施工战备桥搭设完毕后，战备桥桥头两侧以及原桥的非机动车道因改为机动车道，需进行道路施工。该施工段采用15cm灰土（12%），15cm水泥稳定碎石，8cm沥青混凝土结构层。6五、原桥各部位拆除工艺1、桥面系拆除：先拆除桥栏杆、灯杆，然后人工破除桥面沥青混凝土及人行道，随拆随用小推车清运。之后用MF2500型液压镐从上游侧向下游侧破除老桥桥面防水混凝土及铰缝混凝土；破除时，保护原桥板梁的吊环，以备拆除板梁之用。施工中设专人负责实时监测老桥结构状态的变化，并应做好记录。2、上部结构拆除：桥面系拆除以后，拟用50t汽车吊（可视现场实际情况调整吊车型号）将板梁逐个吊除。旁边设运输汽车，将吊除的板梁直接运走。吊第一部分共计25片板梁；第二部分13片板梁。3、下部结构拆除3.1帽梁拆除：采用液压锤拆除，同时做好河道防护工作。3.2翼墙拆除：在拆除帽梁之后，首先用挖掘机下挖翼墙后的土体1.5m至2m，然后采用70t履带吊车吊装进行拆除。地质条件场地地质条件和计算参数见表1。地下水位标高为-1m。表1土层层底标高(m)层厚(m)重度(kN/m3)()c(kPa)m(kN/m4)杂填土-3.13.118.355500粉质粘土-6.33.218.6224.81611420.8粉质粘土-7.3117.3514.4134007.2淤泥质土-9.3217.547.191198.2粉质粘土-13.44.118.1318.1216842.2粉质粘土-16.63.219.3123.91810834.2粉土-17.50.918.5224.21210492.8粉质粘土-18.5119.0118.1216842.2粉砂-20.41.919.630.3415731.8粉土-21.4118.9126.31212403.87粉砂-22.51.118.2330.3415731.8粉质粘土-26.5419.3122.5199775工况工况编号工况类型深度(m)支撑刚度(MN/m2)支撑编号预加轴力(kN/m)1开挖12加撑0.55013开挖54换撑2.910005拆撑1工况简图如下：工况11工况20.5工况35工况42.9工况58计算0.6510(杂填土)(粉质粘土)(粉质粘土)(淤泥质土)(粉质粘土)(粉质粘土)56YXO安全系数K=2.09,圆心O(0.85,0.81)整体稳定验算10(杂填土)(粉质粘土)(粉质粘土)(淤泥质土)(粉质粘土)(粉质粘土)156Prandtl:K=4.04Terzaghi:K=4.7墙底抗隆起验算910(杂填土)(粉质粘土)(粉质粘土)(淤泥质土)(粉质粘土)(粉质粘土)156坑底抗隆起验算K=2.410.5m气象台桥0.6510(杂填土)(粉质粘土)(粉质粘土)(淤泥质土)(粉质粘土)10.556761.28.6688.57.3OKc=1.32抗倾覆验算(水土分算)抗管涌验算:按砂土，安全系数K=2.373按粘土，安全系数K=3.16410包络图(水土分算,矩形荷载)20100-10-2001234567891011深度(m)水平位移(mm)Max:15.82001000-100-20001234567891011深度(m)弯矩(kN*m/m)-63.5~145.8100500-50-10001234567891011深度(m)剪力(kN/m)-62~81.884.2kN/m4、预制桩拆除全桥东侧共需拔除预制方桩54棵，其中40×40cm截面，桩长18.5m的18棵；40×40cm截面，桩长9.5m的6棵；电杆桩，桩长9.5m的30棵，西侧待原桥拆除后根据现场实际情况如新建桥灌注桩桩位与原桥预制方桩桩位发生冲突时也需拔除。旧有桩基拔除在国内外一直都是制约工程进度，难度极大的项目，目前缺少可供借鉴的工程实例和经验。锤击沉入桩基的拔除本身就是很困难的事情，而桩基在拔除过程中极有可能断裂，给拔桩工作带来困难。现拟如下方案对预制桩进行拔除。采用钢管桩结合土壤扰动，进而对此桥预制桩进行拔除。首先，要拔除预制方桩后的挡土板，85年扩建工程的挡土板长1.5m，可以直接用挖掘机将其挖出；而66年挡土板为500×50×12cm，可以先用挖掘机下挖2m，用70t履带吊将挡土板拔除。拔桩时用经纬仪对11拔桩垂直度进行观测，保证桩垂直受力，防止在拔桩过程中断桩。如果下挖2m仍不能将66年挡土板拔除，则继续下挖，直至能将其拔除为止。预制桩拔除，首先使用套筒进行土体扰动，减小摩擦力。套筒:分为两种规格，长套筒用于拔除18.5m长桩，短套筒用于拔除9.5m短桩；长套筒：长18m，直径630mm，壁厚12mm，其底部有6个装置，4个固定装置，2个活动装置，活动装置上方与13.5m螺杆相焊接。短套筒：长9m，直径630mm，壁厚12mm。挡土板拔除与方桩拔除进行流水作业，因为此次工程涉及到2种类型的桩，因此各类桩的拔除方法也不尽相同，下面根据两种桩的类型来介绍其拔除方法：1)9.5m短桩：此类桩桩长较短，埋置深度较浅，拔除相对简单。因此采用短套筒进行拔除。首先，将短套筒垂直插入土中，大吊钩悬吊振动锤头，使振动锤头双夹头与套筒直径方向筒壁夹紧，短套筒垂直向下套住桩顶，启动振动锤头。利用套筒与振动锤头自重向下运动，同时扰动土体，至使土体与桩身分离，减小摩阻力。控制套筒进入水中9m左右时，大吊钩缓慢上提，使套筒缓慢向上，继续扰动土体。以此反复3至4次，将套筒拔出水面，卸除振动锤头及套筒，将吊钩与钢丝绳相连，将钢丝绳另一端绳套套住桩顶下2至3米处，大吊钩缓慢上提，绳套收紧，将桩体拔除。122)18.5m长桩（40cm×40cm）：此类方桩桩身较长，自重较大且在9m处采用四角点焊，极易在拔除过程中使桩身两部分分离，给工程增大难度，因此拔除此类长桩施工工艺比较复杂。首先，将长套筒垂直插入土中，大吊钩悬吊振动锤头，使振动锤头双夹头与套筒直径方向筒壁夹紧，长套筒垂直向下套住桩顶，启动振动锤头。利用套筒与振动锤头自重向下运动，同时扰动土体，至使土体与桩身分离，减小摩阻力。控制套筒进入水中约17m时，确定套筒已基本接近桩底，缓慢上提振动锤头，继续对土体进行扰动。以此反复6至8次，将套筒拔出水面。将钢丝绳绳套套于筒底6个装置下，注意将钢丝绳对称布置，以防止在钢丝绳上提过程中不至于因桩身受力不对称造成桩身倾斜，给施工带来不必要的困难。将套筒再次下压，进入水中约12m（下部分桩距桩顶约3m），操作工人将上端活动装置打开，使下端活动装置下降约20cm，使钢丝绳脱落至下半部分桩2m至3m处。上拔套筒，卸除套筒及振动锤头。将大吊钩与钢丝绳水面上两绳扣相连，小吊钩与单根钢丝绳绳扣相连，并将另一端至于上部分桩桩顶下1.5m至2m处。由于两吊钩不能同时上提，因此，先将小吊钩缓慢上提小段距离，再上提大吊钩，以此往复。注意上提过程一定要缓慢，始终保持上下部分桩垂直。最后将上下部分桩分别拔出。拔桩时用经纬仪对拔桩垂直度进行观测，保证桩垂直受力，防止在拔桩过程中断桩。13套筒细部结构图13.5螺杆钢丝绳活动装置（下端）桩接口18.5m长桩活动装置(上端)长套筒活动装置(下端）活动装置(上端）14套筒俯视图40X40cm方桩70t履带吊70t履带吊40X40cm方桩套筒壁固定装置固定装置活动装置固定装置固定装置活动装置155、断桩应急措施断桩应急处理：9.5m方桩及9.5m电杆桩入土深度较小，且没有接头比较容易拔除；18.5m方桩截面积较大，而且入土深度也较大，有接头，在拔除过程中有可能出现从接头处断桩的情况。如果在拔除18.5m方桩出现断桩情况时，停止对该棵桩的拔除作业，在该桩处打入直径1.2m的钢护筒，并且随着打入护筒随向护筒内注入高压水，用泥浆是桩与土彻底分离，然后抽出护筒内泥浆露出下半截桩，再用吊车配合钢丝绳锁套将下半节桩拔出。六、对旧桥桩基拔除预置方桩位置回填处理当将方桩和挡土板拔除完毕后，需在拔桩处进行回填。在河道原桥投影范围8m处打设两道拦河坝。1、拦河坝施工我单位经多次勘察现场，考虑到现在已过汛期，所以在气象台桥的桥投影线两侧各修筑一条土坝，用于拦截河道内的水流。具体施工方法：在距离桥梁投影线两侧8米处，由场外购土，用挖掘机分层进行填筑，填筑高度不低于河道两侧堤岸的高度。土坝上口5米，下口8米。临时泵调水，安装2台6寸水泵，进行坝区段调水，将坝内水位降至河底，达到降水要求；然后把上游的水抽到下游，保证河道通畅。桥梁工程完工后，然后用挖掘机将土坝拆除干净，保证水流通畅。16米2、河道清淤拦河坝修筑完毕后，将坝内的水抽干，然后利用挖掘机清除淤泥。3、搭设施工平台由于水泥搅拌桩的位置处于河心，故在清淤后用素土回填。形成长40m，宽15m的施工平台，以便水泥搅拌桩机械设备能够顺利施工。17搭设平台