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

（安徽省新路建設工程集團有限責任公司，安徽 阜陽 236112）

0 前 言

隨著交通發展和公路等級的提高，原有橋梁已不能滿足現在公路工程標準要求，須拆除重建。老橋拆除是現有公路工程改擴建中的常見的施工項目，水中基礎拆除是整個橋梁拆除的難點和重點。拆除應達到兩個方面要求：一是投入的設備量小、安全可行、費用低；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層混凝土，用焊割設備水中切斷鋼筋，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用并不斷完善，形成完整的施工工藝，取得了較好的應用效果。

1 方法特點

①采用高壓水流沖洗降低河床高程，人工潛水在標定位置鑿除保護層混凝土，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，投入設備量少，施工成本低、工期短。

③可多個作業面進行，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，人工潛水在標定位置鑿除樁基鋼筋保護層使鋼筋外漏，焊割設備水下切斷鋼筋，樁頂施加水平力斷裂切割處樁體混凝土，移除分離構件。

3 材料與設備準備

水中沖挖坑槽及樁柱體切割拆除施工所用材料和設備見表1。

使用材料及投入設備明細表 表1

4 工藝流程及操作要點

4.1 施工工藝流程

施工準備→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層→切斷鋼筋→施加水平力斷裂樁柱體→分離構建移除→整平河床→驗收。

4.2 操作要點

4.2.1 施工準備

依據實施性施工組織設計做好人員組織及材料、設備籌備工作，對參與拆除工作的全體施工人員進行技術交底，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行高壓沖洗，沖洗由內向外，逐層逐面將覆土向四周沖移，直至滿足施工及設計要求。沖洗作業過程中，潛水員始終位于被沖洗河床面的最低處，根據河床土被沖移進度慢慢向前移動，并不斷變動方向，保證形成水中坑槽四周土體平衡。

坑槽達到一定深度，注意四周土體穩定。考慮到飽和土水的浮力及作業時水的流動， 坑槽四周邊坡坡度按表2 數據控制。

水中不同土質邊坡控制坡度 表2

4.2.3 切斷位置確定

根據設計確定樁柱體切斷位置。 采用直徑12mm～22mm鋼筋加工成圓環，圓環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。圓環位置即為樁柱體待切斷位置。

4.2.4 鋼筋保護層混凝土鑿除

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

4.2.5 水下焊割切斷鋼筋

進行焊割設備就位及運行調試。潛水員操作焊槍實施水下切割作業，焊割開始先調試焊割設備運行參數，潛水員通過水下水上對講系統指揮作業平臺上輔助人員實施，直至達到要求參數并及時記錄。

4.2.6 樁柱體斷裂、吊運

①依據斷裂樁柱體重量確定起吊鋼絲繩及吊裝設備的規格、型號，吊裝設備吊裝能力及作業平臺承載和抗傾覆能力滿足安全規范要求。

②估算施加水平力大小，設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為樁柱體混凝土標準抗拉強度。

③采用5t 慢動卷揚機配滑輪組施加水平力， 滑輪組匝數及使用鋼絲繩應根據估算的施加水平力大小設計。

④水平力施加前吊裝設備應完成吊裝調試，并使捆綁千斤繩處于初始受力狀態，初始拉力的大小為計算樁柱體總重量的30%。水平力施加應在現場指揮人員的指揮下緩慢進行，樁柱體斷裂時即刻停止，同時啟動吊裝設備運行。

⑤分離的樁柱體先置于預先準備的駁船上，運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，滿足設計和通航要求，采用高壓水流沖填方法回填坑槽，恢復河床原狀。

4.2.8 驗收

老橋拆除后組織相關部門對河道河床、通航安全、環保保護等進行驗收。

5 施工中應注意的問題

①高壓水槍沖挖坑槽時，潛水作業人員應從內向外進行，在透水土層土質施工中不得坑槽內外移動。

②在不透水黏土層、結核性土層中施工應對土層先松動后再實施沖挖作業。

③鑿除鋼筋保護層混凝土時應保證鑿位置在一個斷面上。

④施加水平力斷樁柱時應緩慢施加，著力點盡可能設置于樁柱頂端。

⑤破除樁柱體混凝土殘渣應及時清運，不得影響后序施工及通航。

6 施工中的安全措施

①落實安全生產責任制，確保管理到位，不留死角。

②潛水員作業嚴格按照水下作業規程進行。

③通航河道作業現場采取隔離、防撞措施，確保施工不受船舶通行影響。

④現場各類安全、疏導標識齊全，通航引導區等相關警示標語、標志設置到位且符合規范要求。

⑤特種設備的操作人員做到持證上崗。 電力線路設置合理，符合安全用電要求。

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

7 結 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，技術和經濟效益明顯。

[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.橋梁混凝土結構設計原理計算示例[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，武吉中，余軍.公路施工手冊[M].北京：人民交通出版社，1993.