淺析混凝土鏈割結合浮吊技術在碼頭拆除工程中的應用

林龍

摘 要：以廈門港東渡港區0#-4#泊位改建工程原0#泊位滾裝碼頭拆除工程為例，介紹了如何利用混凝土鏈割結合浮吊技術拆除碼頭墩臺結構及水下灌注樁基的施工工藝。

關鍵詞：混凝土鏈割結合浮吊 拆除 碼頭墩臺 水下灌注樁基

1.工程概況

原0#泊位滾裝碼頭拆除工程位于0#泊位最南端，拆除內容包括海側吊橋架支墩、岸側吊橋架支墩、轉接平臺、接岸簡支板及下部樁基。其中海側吊橋架支墩結構形式為鋼筋混凝土結構，總重為323.13t；岸側吊橋架支墩結構形式為鋼筋混凝土結構，總重為288.69t；轉接平臺結構形式為鋼筋混凝土結構，總重為1741.89t；接岸簡支板結構形式為空心板預制安裝+現澆面層結構，共有空心板20塊，總重量為246.94t；下部樁基23根，單根重量40.4t～83.7t之間。如圖1，圖2所示。

2.墩臺拆除施工

2.1拆除順序

拆除順序由北往南、由海側往岸側進行，先拆除海側吊橋支墩，再拆除岸側吊橋支墩及接岸簡支板，最后拆除轉接平臺。墩臺拆除遵循由零到整原則，先拆除墩臺附屬設施，再分塊拆除墩臺。

2.2拆除方法

海、岸側吊橋架支墩、接岸簡支板及轉接平臺拆除采用鏈割法分塊切割后用700t起重船將砼塊體吊至1000t平板駁上，再在平板駁上將砼塊體切割成重量為100t小砼塊體，運至石湖山碼頭采用120t門機將砼塊體起吊上岸后破碎外運。捆綁前，在砼塊體底邊角的捆綁位置設置抗滑槽，防止鋼絲繩移位、滑脫。如圖3所示。

2.3分塊起吊原則

海、岸側吊橋架支墩、接岸簡支板及轉接平臺分塊切割原則：因起重船起吊接岸簡支板的距離最遠，主鉤距船艏的最大距離為19m，根據起重船吊重參數表可知，起重船主鉤可吊重700t，為保證起吊安全，每塊砼總重量控制在400t左右。

由此海側吊橋架支墩總重為323.13t，未超過起重船最大吊重，可一次性起吊；岸側吊橋架支墩重量為288.69t，支墩上方工作室先行拆除破碎并外運，再將該支墩一次性起吊。

接岸簡支板結構形式為空心板預制安裝+現澆面層結構，每塊空心板重為7t，共20塊，整體總重量為246.94t，采用鏈割法將簡支板按照每5塊空心板位置進行分割后，采用捆綁方式分四次吊除，每組重61.73t，滿足起重要求。

轉接平臺整體重量為1741.89t，無法一次性起吊，需將轉接平臺鏈割成5小塊再分別起吊，鏈割前取好穿繩孔，具體分塊見圖4。

每塊的砼總重量如表1所示。

2.4起吊方式及吊具的選擇

砼塊體及樁基的起吊方式均采用捆綁式起吊。

（1）吊索強度驗算

根據上節計算可知，轉接平臺分塊Z4重量最大為389.98t，故以轉接平臺分塊Z4為例進行受力計算。轉接平臺分塊Z4需提供吊力為389.98t，擬采用700t起重船捆綁住砼塊體后進行吊裝，吊裝時采用兩根鋼絲繩捆綁，每根鋼絲繩對折捆綁，相當于4根鋼絲繩受力，因本工程所用起重船為雙主鉤，每根鋼絲繩各掛一個主鉤，相互不影響，通過控制主鉤可使每根鋼絲繩均處于受力狀態。捆綁吊裝如圖5所示。

吊索角度計算：

如圖5所示，單根鋼絲繩長度=ab+bc+cd+de+ea=11.1+2+9.4+2+11.1=35.6m，b點到吊鉤中心距離=4.7m，計算得出吊索角度為64.83°。

吊索強度校核：

轉接平臺分塊Z 4需用吊力為389.98t，構件的吊裝時考慮1.3倍的動載荷系數，則在該條件下轉接平臺分塊Z 4計算重量為：G=389.98t×1.3=506.98t；單個捆綁點受力G1=428.98/4=126.75t。

吊索受力計算：

F=G1/sin64.83°=140.1t.

吊索選取φ120mm-6×37的纖維芯鋼絲繩，打單使用，其破斷力為

120*120*1470*0.49/1000

=10372KN

安全系數n=10372/1401=7.4>6，吊索強度滿足要求。

（2）每塊砼塊體捆綁位置圖如圖6。

2.5分塊切割、破除順序

海側吊橋架支墩→岸側吊橋架支墩→接岸簡支板→Z1→Z2→Z3→Z4→Z5

砼塊體切割完成后，采用700t起重船將砼塊體吊至1000t平板駁上，再在平板駁上將超過100t的砼塊體切割成重量小于100t小砼塊體，運至石湖山碼頭采用120t門機將砼塊體起吊上岸后破碎外運。

2.6墩臺底部與樁基頂部連接處切除方案

墩臺底部與樁基頂部連接處鏈割時，在切割墩臺側面打入膨脹螺絲，鏈割機底盤通過螺絲對鎖固定于墩臺側面進行混凝土鏈割，砼塊體切割過程中，起重船起吊該砼塊體并帶力，帶力情況可通過船上的儀表盤顯示出來。切割時，起重船帶力可控制在該砼塊總重的2/3左右，切割完成后，因砼自重大于吊力，不會出現瞬間反彈現象，此時起重船可起吊砼塊體。見圖7。

2.7混凝土鏈割施工方法

（1）切割設備選型

本工程采用的主要切割設備為：鉆石鏈條鋸（DS-WSS 30）系列搭配鉆孔機（圖8，圖9）。主要工作性能參數為：

鉆石鏈條鋸：

純切割速度：40～60分鐘/斷面

安裝時間：20～40分鐘/次

鉆石鉆孔機：

純切割速度：12小時/斷面

安裝時間：5分鐘/次

（2）切割施工工藝及步驟

①現場接好電源、水源。

②在墩臺上搭設吊籃作為施工平臺，再按照分塊方案標記好切割錢。

③用鉆孔機在墩臺切割線交界處貼墻鉆直徑不小于108mm的通孔，用于穿鉆石鏈條。

④將切割機器放在墩臺頂上并連接好電源，水源。

⑤穿好鏈條并用液壓鉗接好接頭，按正確方法連接。

⑥開通水管，調節水流大小，通過控制器將鏈條收緊。

⑦固定鉆臺的銷子尺寸從切割線到銷子中央的距離是42cm。

⑧切割線、B、銷子中央

⑨金剛石繩的長度計算（以下為舉例說明）

最短繩長由下式計算：

總長L=L1+L2+0.5米

L1=部件的周長-0.8米（鋸系統的寬度）

L2=凸起部分保留的繩子長度+0.5米

繩子長度的計算

L1=1m+0.8m+1.3m+0.6m+2.2m-0.8m=4.1m

L2=2.4m（繩軌變形1）

總長

L=4.1+2.4+ 0.5 =8m。（圖10）

3.水下灌注樁基拆除施工

本工程共有23根灌注樁。A型灌注樁有4根，直徑為1.5m，護筒頂標高為+10.1m，樁基底標高約為-30.0m，樁基混凝土頂面標高為-6.9m，+10.1m～-6.9m為空孔部分，混凝土標號為C35；B型灌注樁有15根，直徑為1.2m，樁頂標高為+5.5m，底標高約為-23m，混凝土標號為C35；C型灌注樁有4根，直徑為1.5m，樁頂標高為+5.5m，底標高約為-26.5m，混凝土標號為C35。本工程樁基割除線標高為-12.4m，單樁切除的工程量如表2所示。

（1）樁基割除前清淤工作

本工程樁基割除線標高為-12.4m，樁基周邊的原泥面平均標高約為-3.5m，無法直接進行樁基割除，需先進行清淤。在砼塊體吊除后立刻組織挖泥船進場進行清淤，挖泥船將樁位周邊5m范圍內清淤至標高-13.0m，因樁基周邊表層土質為淤泥質黏土，為確保潛水員下水施工安全，清淤邊坡按1：6控制，清淤量約為2萬m3。挖泥船清淤完成后由潛水員進行二次清淤，二次清淤采用水下高壓水槍配合大功率抽泥泵對樁基周邊尚未達到標高為-12.4m位置進行清淤。為防止回淤，清淤完成后需立即進行樁基切割，做到分塊清淤分塊割除。

（2）鋼護筒割除

清淤完成后，樁基開始割除前需要先將樁基切割線位置鋼護筒進行割除，鋼護筒割除采用水下切割，割除高度為20cm，割除標高為-12.4m～-12.6m。

（3）樁基割除

因樁基割除標高為-12.4m位于水下，需對鏈鋸機進行部分改造以固定于樁基割除位置，于鏈鋸機底部加焊兩條1.8m長方鋼作為底座，方鋼兩端開孔，通過兩頭兩根80cm長螺桿和一根300cm長扁鐵焊接形成抱箍，起重船上小鉤吊住鏈割設備將松開狀態下的抱箍套住樁基緩慢下放入水，下方到位后潛水員水下配合進行鏈割機抱箍鎖緊樁基，鏈割機抱箍完成后，潛水員出水，岸上操作員開始通過控制器操作進行樁基鏈割，鏈割法施工工藝同墩臺鏈割章節。

起重船主鉤掛住捆綁后的鋼絲繩并吊住上力，啟動鏈鋸機將樁基在設定位置處切斷，樁基割斷后起重船主鉤吊住樁基，副鉤配合將起吊樁基調平出水，接著將樁基放置到駁船上后解鉤拆除鏈割設備，起重船移位重復進行下一根樁基割除施工。（圖11，圖12）

4.結語

采用混凝土鏈割結合浮吊技術在原0#泊位滾裝碼頭拆除工程施工中的成功應用，表明了該技術具有施工速度快、場地條件要求低、施工環保等優點，利用該施工工藝進行碼頭結構拆除受到了業主、監理單位的一致肯定，既減少了搭設拆除施工平臺所需要的施工投入，又很好的避免了采用現場拆除破碎工藝容易造成的海上環境污染問題，同時拆除施工進度、施工質量也得到很好的保證。