老橋鋼筋混凝土樁柱水中焊割切除施工工藝與控制

王如寶，郝智明，唐謙

（安徽省新路建設(shè)工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，安徽 阜陽 236112）

0 前 言

隨著交通發(fā)展和公路等級的提高，原有橋梁已不能滿足現(xiàn)在公路工程標(biāo)準(zhǔn)要求，須拆除重建。老橋拆除是現(xiàn)有公路工程改擴(kuò)建中的常見的施工項目，水中基礎(chǔ)拆除是整個橋梁拆除的難點和重點。拆除應(yīng)達(dá)到兩個方面要求：一是投入的設(shè)備量小、安全可行、費(fèi)用低；二是拆除后河床上不留障礙物，滿足通航和再建橋梁施工需要。2001 年開始，我公司研究采用高壓水沖掃降低墩址處河床高程，人工潛水鑿除樁體擬切割處保護(hù)層混凝土，用焊割設(shè)備水中切斷鋼筋，樁頂施加水平力斷樁后吊離的方法， 對阜陽市泉河大橋鋼筋混凝土樁柱式墩臺身的拆除施工。2004 年后，該施工方法在多個工程項目上應(yīng)用并不斷完善，形成完整的施工工藝，取得了較好的應(yīng)用效果。

1 方法特點

①采用高壓水流沖洗降低河床高程，人工潛水在標(biāo)定位置鑿除保護(hù)層混凝土，水中焊割方式切割鋼筋，柱頂施加水平力截斷連接混凝土后移除分離段構(gòu)件。

②切斷面在河床面下一定深度，滿足通航對河道要求。施工不受河流、地形、墩身高度影響，適用范圍廣，投入設(shè)備量少，施工成本低、工期短。

③可多個作業(yè)面進(jìn)行，速度快、效率高。

2 工藝原理

采用高壓水流沖洗墩址處河床土層，降低河床表面高程，人工潛水在標(biāo)定位置鑿除樁基鋼筋保護(hù)層使鋼筋外漏，焊割設(shè)備水下切斷鋼筋，樁頂施加水平力斷裂切割處樁體混凝土，移除分離構(gòu)件。

3 材料與設(shè)備準(zhǔn)備

水中沖挖坑槽及樁柱體切割拆除施工所用材料和設(shè)備見表1。

使用材料及投入設(shè)備明細(xì)表 表1

4 工藝流程及操作要點

4.1 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→高壓沖洗降低墩址處河床高程→確定柱體待切除位置→鑿除切除面混凝土保護(hù)層→切斷鋼筋→施加水平力斷裂樁柱體→分離構(gòu)建移除→整平河床→驗收。

4.2 操作要點

4.2.1 施工準(zhǔn)備

依據(jù)實施性施工組織設(shè)計做好人員組織及材料、設(shè)備籌備工作，對參與拆除工作的全體施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，掌握各施工工序操作要點。

4.2.2 降低墩址處河床高程

潛水員操作高壓水槍對墩址處河床表面覆土進(jìn)行高壓沖洗，沖洗由內(nèi)向外，逐層逐面將覆土向四周沖移，直至滿足施工及設(shè)計要求。沖洗作業(yè)過程中，潛水員始終位于被沖洗河床面的最低處，根據(jù)河床土被沖移進(jìn)度慢慢向前移動，并不斷變動方向，保證形成水中坑槽四周土體平衡。

坑槽達(dá)到一定深度，注意四周土體穩(wěn)定?？紤]到飽和土水的浮力及作業(yè)時水的流動， 坑槽四周邊坡坡度按表2 數(shù)據(jù)控制。

水中不同土質(zhì)邊坡控制坡度 表2

4.2.3 切斷位置確定

根據(jù)設(shè)計確定樁柱體切斷位置。 采用直徑12mm～22mm鋼筋加工成圓環(huán)，圓環(huán)直徑較樁柱外徑稍大100mm，套入待切斷樁柱，自樁頂用3 根22 號軟鋼絲系牢垂入水中，軟鋼絲長度由待切斷樁柱體長度確定。圓環(huán)位置即為樁柱體待切斷位置。

4.2.4 鋼筋保護(hù)層混凝土鑿除

潛水員水下作業(yè)，用風(fēng)鎬等鑿除設(shè)備對樁柱體鋼筋保護(hù)層混凝土及鋼筋周圍約5cm 范圍混凝土進(jìn)行鑿除，使鋼筋完全與混凝土體分離。混凝土保護(hù)層鑿除可多人多設(shè)備同時進(jìn)行，以加快施工進(jìn)度。

4.2.5 水下焊割切斷鋼筋

進(jìn)行焊割設(shè)備就位及運(yùn)行調(diào)試。潛水員操作焊槍實施水下切割作業(yè)，焊割開始先調(diào)試焊割設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，潛水員通過水下水上對講系統(tǒng)指揮作業(yè)平臺上輔助人員實施，直至達(dá)到要求參數(shù)并及時記錄。

4.2.6 樁柱體斷裂、吊運(yùn)

①依據(jù)斷裂樁柱體重量確定起吊鋼絲繩及吊裝設(shè)備的規(guī)格、型號，吊裝設(shè)備吊裝能力及作業(yè)平臺承載和抗傾覆能力滿足安全規(guī)范要求。

②估算施加水平力大小，設(shè)備可能施加的最大水平力不得小于估算水平力大小的2.5 倍。施加水平力按下式估算：

式中：F 為施加水平力；d 為保護(hù)層混凝土剝離后樁柱體直徑；H 為水平力作用點距斷裂面距離；ftk為樁柱體混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度。

③采用5t 慢動卷揚(yáng)機(jī)配滑輪組施加水平力， 滑輪組匝數(shù)及使用鋼絲繩應(yīng)根據(jù)估算的施加水平力大小設(shè)計。

④水平力施加前吊裝設(shè)備應(yīng)完成吊裝調(diào)試，并使捆綁千斤繩處于初始受力狀態(tài)，初始拉力的大小為計算樁柱體總重量的30%。水平力施加應(yīng)在現(xiàn)場指揮人員的指揮下緩慢進(jìn)行，樁柱體斷裂時即刻停止，同時啟動吊裝設(shè)備運(yùn)行。

⑤分離的樁柱體先置于預(yù)先準(zhǔn)備的駁船上，運(yùn)到指定地點破碎處理。

4.2.7 沖填坑槽、整平河床

全部樁柱體拆除完成，潛水員水下檢查拆除效果，滿足設(shè)計和通航要求，采用高壓水流沖填方法回填坑槽，恢復(fù)河床原狀。

4.2.8 驗收

老橋拆除后組織相關(guān)部門對河道河床、通航安全、環(huán)保保護(hù)等進(jìn)行驗收。

5 施工中應(yīng)注意的問題

①高壓水槍沖挖坑槽時，潛水作業(yè)人員應(yīng)從內(nèi)向外進(jìn)行，在透水土層土質(zhì)施工中不得坑槽內(nèi)外移動。

②在不透水黏土層、結(jié)核性土層中施工應(yīng)對土層先松動后再實施沖挖作業(yè)。

③鑿除鋼筋保護(hù)層混凝土?xí)r應(yīng)保證鑿位置在一個斷面上。

④施加水平力斷樁柱時應(yīng)緩慢施加，著力點盡可能設(shè)置于樁柱頂端。

⑤破除樁柱體混凝土殘渣應(yīng)及時清運(yùn)，不得影響后序施工及通航。

6 施工中的安全措施

①落實安全生產(chǎn)責(zé)任制，確保管理到位，不留死角。

②潛水員作業(yè)嚴(yán)格按照水下作業(yè)規(guī)程進(jìn)行。

③通航河道作業(yè)現(xiàn)場采取隔離、防撞措施，確保施工不受船舶通行影響。

④現(xiàn)場各類安全、疏導(dǎo)標(biāo)識齊全，通航引導(dǎo)區(qū)等相關(guān)警示標(biāo)語、標(biāo)志設(shè)置到位且符合規(guī)范要求。

⑤特種設(shè)備的操作人員做到持證上崗。 電力線路設(shè)置合理，符合安全用電要求。

⑥施工前認(rèn)真做好安全技術(shù)交底工作，提高全體施工人員安全意識，把安全工作落實到實處。

7 結(jié) 語

2014 年8 月，對阜陽市插花-冉廟公路茨淮新河大橋工程實施老橋拆除，應(yīng)用本文所述的水中焊割切除施工方法，共拆除水中墩3 座，每墩有直徑1.10m 鉆孔灌注樁8 根，施工時墩址處平均水深4.5m，水流速≤1.0m，高壓水沖洗降低河床面1.5m,總工期22d，全過程安全、高效，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益明顯。

[1]交通部第一公路工程總公司.公路工程施工手冊：橋涵[M].北京：人民交通出版社，2000.

[2]黃僑，王永平.橋梁混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理計算示例[M].北京：人民交通出版社，2006.

[3]楊文淵，徐犇.簡明公路施工手冊[M].北京：人民交通出版社，2004.

[4]毛瑞祥，程翔云.公路橋梁施工手冊[M].北京：人民交通出版社，1997.

[5]楊理準(zhǔn)，武吉中，余軍.公路施工手冊[M].北京：人民交通出版社，1993.