1 工程概况
上海市北横通道新建工程 II 标筛网厂段在长寿路桥节点需要下穿苏州河，根据设计，该处下穿苏州河节点长度约 160m，苏州河河面宽度约 66m，采用明挖法施工，基坑最大宽度 31m，最大开挖深度约 18m。该处紧邻上海轨道交通 13 号线，周边环境复杂、场地受限，且苏州河防汛形势严峻。经过各方多轮论证与比选，最终确定采用钢平台围堰分期导流的方案，如图 1 所示：一期施工苏州河东侧围堰，同时保持西侧河道通水，在一期结构制作过程中设置临时挡水墙（临时挡水墙结构如图 2 所示），作为二期围堰的一部分。一期结构回筑完成后，拆除一期围堰施工二期围堰，对苏州河河道进行翻交。待二期结构完成并围堰内回水后，将该挡水墙在水下进行拆除。临时挡水墙与二期围堰如图 3 所示。
图 1 明挖过苏州河段分期施工
图 2 临时挡水墙剖面图
图 3 临时挡水墙与二期围堰
临时挡水墙位于一期结构的顶板上，顶标高为 +5.4m，沿顺河向设置，长度约 31.6m，根据水压大小墙体沿高度方向设置为变截面，自下而上厚度分别为 1.0m、0.8m、0.5m。苏州河设计常水位2.5 ～ 3.5m。
2 方案比选与确定
2.1 方案确定
待切割的挡水墙整体长 31.6m，高 9.4m，总重670.5t。作为二期围堰的一部分，承担东侧围堰挡水功能，只有待二期结构施工完成、围堰内回水后，方具备拆除的条件，因此只能于水下进行拆除施工。且工程位于上海市中心区域，建筑物密集，绿色施工以及周边居民社区维稳要求高，对施工噪音控制较严格。
由于下穿苏州河节点位置的特殊性，若挡水墙拆除过程中对已完成结构造成裂缝、缺口等损伤，极有可能造成隧道结构的渗漏，风险大，抢险难度很高。
针对如此大体积混凝土结构在水下拆除，项目团队对水下爆破法和绳锯水下切割进行比选与分析，如表 1 所示。
表 1 水下拆除方案比选
经过方案比选，最终确定采用绳锯水下切割，然后分块进行吊运的方案。
2.2 施工总体流程
采用绳锯切割的总体流程如图 4 所示。
图 4 挡水墙水下切割总体流程
3 施工技术要点
3.1 切割分块
综合考虑现场施工条件，本着尽量减少水下工作量的原则，在挡水墙体根部及 0.8m 与 1m 厚度变化处设置 2 个水平切割面，挡水墙中部水平切割层预留切割孔 9 个。因为切割机的绳锯长度有限，每次切割距离约为 4 ～ 5m，底部水平切割层设置 21个切割孔，相应的竖直切割层有 21 道。根据吊机作业半径的不同，挡水墙体被分割成大小重量不一的40 块混凝土块（S1 ～ S20，X1 ～ X20），加上需切割的南北两侧地下连续墙围护（T1 ～ T4），累计44 块，分块示意图如图 5 所示。
图 5 临时挡水墙分块示意图
3.2 切割施工的预设预留
切割孔外径 110mm，内径 100mm，选用 PVC管材，并加闷盖，迎水面混凝土厚度为 70mm。切割孔构造形式如图 6 所示。
图６ 切割孔构造图
为起吊混凝土块，需在每块混凝土块的顶部预留 2 个吊装孔，用来穿钢丝绳起吊。其中，位于上半部分墙身的吊装孔孔深为 430mm，下半部分孔深930mm，外径160mm，内径150mm，选用PVC管材，并加闷盖，迎水面混凝土厚度为 50mm。吊装孔构造形式如图 7 所示。
图 7 吊装孔构造图
此外，需在设计位置预埋切割机导轮预埋件，共计 52 个，导轮预埋件构造形式如图 8 所示。
图 8 导轮预埋件构造图
3.3 水下切割
该工程中潜水员水下作业的主要内容包括：安装定向导轮、安装绳锯。切割之前需由潜水员将导轮安装在挡水墙的预埋件上（部分导轮可在围堰回水之前提前安装），导轮与预埋件的连接采用螺栓与螺帽固定，安装示意如图 9 所示，水下切割现场施工如图 10 所示。
图 9 水下安装导轮示意图
图 10 水下切割
潜水作业由上海打捞局专业队伍负责，作业期间对苏州河水流的速度、水位及来往船只进行密切监视。
挡水墙切割顺序为先竖后横，从中间向两边作业。先切全部竖向缝（共计 19 条），然后从中间S10 开始切横向缝，切割一块吊装一块。切割吊装结束上部 2 块，紧接切割吊装下部 2 块，4 块一个循环，由中间向两边作业（①②③④→⑤⑥⑦⑧）。切割顺序如图 11 所示。
图 11 总体切割顺序图
竖直切割面的切割：将切割机绑扎在上部挡水墙的顶部，绳锯从挡水墙的底部切割孔穿过兜在挡水墙上并收紧，依次完成全部 19 道竖直切割缝的切割。
水平切割面的切割：潜水员下水使用绑扎带将绳锯绑在导轮上，穿过切割孔，兜在混凝土墙体上收紧，开启切割机完成切割面的切割。每切一道都会有一块混凝土块完全脱离，需要用钢丝绳穿过吊装孔，一旦完成切割，即将混凝土块吊离。
因水下作业危险性较大，为保证切割作业的安全及质量，根据有关规范规定[3] ，对进场绳锯技术要求如下：
① 绳 锯 所 需 钢 丝 绳 的 抗 拉 强 度 应 不 小 于800MPa。
②绳锯所使用金刚石的品种及技术条件应分别符合《超硬磨料人造金刚石品种》(GB/T 23536-2009) 和《超硬磨料人造金刚石技术条件》(JB/T7989-2012) 的要求。
③钢质基体应采用 45 号钢或同等力学性能及以上的材料制造。
待上部挡水墙切割完成后，将切割机固定在下部挡水墙预留好的把手上，将绳锯穿过切割孔，兜在挡水墙上并收紧，开始切割，操作流程同上部挡水墙。
3.4 混凝土分块吊装
混凝土块切割后，采用停放在钢平台上的 150t履带吊，先将混凝土块在水中拖到钢平台旁，充分利用水的浮力减轻重量，拖至平台后再起吊，吊放在 30t 卡车上外运。充分利用吊车工作半径变小则起重量增大的原理，减轻吊装风险。混凝土块吊装与吊车停放平面示意如图 12 所示，现场吊装施工如图 13 所示。
图 12 混凝土块吊装与吊车停放平面示意图
图 13 混凝土块水中吊运
4 结语
北横通道明挖过苏州河段结构上部挡水墙拆除，面临工程体量大、场地受限、水下作业等施工挑战，在常规拆除工艺（镐头机、爆破法、液压钳）不具备施工条件的情况下，采用绳锯切割的工艺，满足城市中心区域绿色施工的要求。
挡水墙施工过程中提前预留好相关孔洞及预埋件，部分导轮可在围堰回水之前安装完成，大大减少潜水员的水下工作量，相应减小了水下作业风险。
混凝土块切割后，履带吊先在水中将混凝土块拖运到钢平台旁，借助水的浮力减轻其重量，充分利用吊车工作半径变小起重量增大的原理，减轻吊装风险，该方法可为类似案例提供参考。
摘自《盾构隧道科技》