水下灌注桩切割技术在泰州永安船厂的应用

朱德国 姚文泉 陆体成

一、工程概况

江苏泰州永安船厂地处长江边，该船厂为新建工程，建有包括10万吨级船坞工程、舾装码头工程及5万平方米钢结构厂房等工程。船坞工程包括坞口及坞室两个部分，坞口属于临江深基坑施工，采用钻孔灌注桩围护，桩间水泥摆（高）喷桩形成止水帷幕的结构形式。坞口净宽55m，长28m。坞口底板、坞墩、水泵房施工完毕后，需拆除坞口前沿临长江侧的灌注桩围护桩及摆喷桩止水帷幕，安装坞门。切割工程分为坞口前沿的钻孔灌注桩水下切割及坞口与坞室接合部位钻孔灌注桩陆上切割两部分。水下切割面位于水面以下9m，桩径1m，桩间为水泥摆喷桩，切割桩数为50根（如图1）。

二、工程施工要求

该船坞工程坞口前沿临长江侧，坞口采用钻孔灌注桩围护、水泥摆喷桩止水结构的深基坑施工。根据设计要求，切割中不得破坏切割线以下的桩体与桩体外侧的止水结构，该部位是形成船坞永久结构的一部分。

三、施工工艺的选择

清除水下建筑的方法主要有水下切割及静态爆破切割等工艺。

水下切割依据各种水下切割法的基本原理和切割状态不同，大体上可将现有的切割法分为两大类，即水下热切割法和水下冷切割法。

水下热切割法是利用热源对金属进行加热，或在纯氧气中燃烧，使金属熔化，并采取某种措施将熔化金属或熔渣去除而形成切口的切割方法，如水下氧-火焰切割、水下电弧切割、水下电弧-氧切割等。显然水下热切割法是针对金属切割的方法，不适用水下灌注桩的切割。

水下冷切割法是利用某种器具或某种高能量，在金属处于固态情况下直接破坏分子间的结合而形成切口的切割方法，如水下机械切割法、水下高压水切割法等。其中水下机械切割是利用金属切削的方法在水下切割。一般是用铣刀、车刀或砂轮片切割机切割。

水下爆炸切割是采用成形装药爆炸，可进行平板的直线切割、穿孔切割以及标准几何形状的成形切割。

显然水下冷切割法中的水下机械切割及水下爆炸切割可以适用水下灌注桩的切割。拆除施工工艺方案比较见表1。

由于该工程位于长江边，混凝土灌注桩离保留的建筑物很近，所以对拆卸的安全性与环保提出了很严格的要求，同时要减少对保留建筑物的影响。因此，根据现有条件，经过分析比较，本次拆除施工采用无震动直线机械切割工艺进行水下灌注桩切割。该系统进行切除施工时，具有无震动、安全性高、施工速度快、无粉尘等特点，能适应各种不同环境的切割施工，灵活性大，适用于不规则造型物体、大面积及大体积物体的水下切割等。

四、施工设备

1.切割设备的选择

本工程所采用的切割设备主要为喜利得液压绳锯切割机和喜利得钻孔设备，由广州万能通切割有限公司采用德国设备和技术进行实施。针对本次施工的特点，生产厂家专为水下切割桩设计切割系统重新加装了延伸导轮系统以适合水下切割。

2.吊运设备选择及确定

吊运能力的大小决定了拆除时混凝土块的大小、重量及切割线的划分。本工程采用50t的浮吊进行吊装。在吊车工作半径（6～18m）内起吊范围为15～40t。现场施工时，每块切割下来的混凝土块大小不能超过吊车实际起吊能力。切割下来的混凝土用驳船运输至指定地点堆放处理。

五、施工前期准备工作

施工前要做好以下准备工作：

（1）设备及工作人员到位，保证机具处于良好状态，并准备好符合标准的电源和水源。具备380V30kW以上电源，水源（水压 4～6bar，水量 7Lmin）。

（2）做好防护设施，工地周围设置围档，在长江侧设置好安全警示标志和防撞墩，在临空面用安全网做好防护，防止混凝土块掉落。

（3）对工作人员进行技术和安全交底。

（4）按施工组织设计确定好的次序进行测放切割线，保证施工安全有序进行。

六、施工主要内容及切割工序

1.切割前准备工作

为了在切割桩体后留有足够的操作空间，征得设计方同意，在坞底板前端预留50cm×50cm台阶作为安装绳锯导轨的行走空间。在深基坑灌水拆除前，每隔切割间距在灌注桩桩体中钻孔并用木塞封堵，以减小后期潜水工作量。清理切割面周围的物体，保证切割面周围的空间。

在混凝土灌注桩上钻孔，或者利用现有外露钢筋焊接吊装点，穿钢丝绳，利用浮吊进行预吊。

2.桩切割过程

在桩顶安装操作平台（一次操作平台安装切割大约4～5根桩），并将切割设备吊放至平台上方。将延伸支架下放至切割面位置，然后由潜水员将切割用钻石链条穿好，并定好切割线的位置（如图 2）。

用浮吊吊住第一根桩，进行预吊，检查安装正确后，开机慢慢加大链条驱动轮功率，使系统达到最佳工作状态，当一根混凝土桩被切割完后（切割时间约1.5h），停机吊装混凝土桩（如图3）。第一根混凝土桩吊装完成后，重复以上切割步骤，直至切割并吊装完一次安装切割机所能切割的桩。然后重新安装下一次切割的切割操作平台，并重复以上步骤。

表1 拆除施工工艺方案比较

七、监测及环境保护

1.切割期间的监测

切割期间应使浮吊船的吊装重心与桩的重心成一线，防止拆除过程中结构漂移、碰撞等危险。

2.周围环境的影响

工地周围为工业产房，施工对周围环境无太大影响。

八、钢石绳锯在施工中的弱点及对策

金钢石绳锯对钢筋混凝土等硬性物体切割效果较好，该工程由于钻孔桩外侧存在一定厚度的摆喷桩水泥土，绳锯在共同切割两种材质时，在水泥土中卡锯现象严重。施工中采取边切割水泥土体，边用吸泥设备及时将土体切割槽中破碎土粒清理，保持切割畅通。

九、结语

水下灌注桩切割技术在泰州永安船厂得到成功应用，既解决了施工难题，又节省了工程资金，取得较好的社会效益和经济效益