老桥钢筋混凝土桩柱水中焊割切除施工工艺与控制

王如宝，郝智明，唐谦

（安徽省新路建设工程集团有限责任公司，安徽 阜阳 236112）

0 前 言

随着交通发展和公路等级的提高，原有桥梁已不能满足现在公路工程标准要求，须拆除重建。老桥拆除是现有公路工程改扩建中的常见的施工项目，水中基础拆除是整个桥梁拆除的难点和重点。拆除应达到两个方面要求：一是投入的设备量小、安全可行、费用低；二是拆除后河床上不留障碍物，满足通航和再建桥梁施工需要。2001 年开始，我公司研究采用高压水冲扫降低墩址处河床高程，人工潜水凿除桩体拟切割处保护层混凝土，用焊割设备水中切断钢筋，桩顶施加水平力断桩后吊离的方法， 对阜阳市泉河大桥钢筋混凝土桩柱式墩台身的拆除施工。2004 年后，该施工方法在多个工程项目上应用并不断完善，形成完整的施工工艺，取得了较好的应用效果。

1 方法特点

①采用高压水流冲洗降低河床高程，人工潜水在标定位置凿除保护层混凝土，水中焊割方式切割钢筋，柱顶施加水平力截断连接混凝土后移除分离段构件。

②切断面在河床面下一定深度，满足通航对河道要求。施工不受河流、地形、墩身高度影响，适用范围广，投入设备量少，施工成本低、工期短。

③可多个作业面进行，速度快、效率高。

2 工艺原理

采用高压水流冲洗墩址处河床土层，降低河床表面高程，人工潜水在标定位置凿除桩基钢筋保护层使钢筋外漏，焊割设备水下切断钢筋，桩顶施加水平力断裂切割处桩体混凝土，移除分离构件。

3 材料与设备准备

水中冲挖坑槽及桩柱体切割拆除施工所用材料和设备见表1。

使用材料及投入设备明细表 表1

4 工艺流程及操作要点

4.1 施工工艺流程

施工准备→高压冲洗降低墩址处河床高程→确定柱体待切除位置→凿除切除面混凝土保护层→切断钢筋→施加水平力断裂桩柱体→分离构建移除→整平河床→验收。

4.2 操作要点

4.2.1 施工准备

依据实施性施工组织设计做好人员组织及材料、设备筹备工作，对参与拆除工作的全体施工人员进行技术交底，掌握各施工工序操作要点。

4.2.2 降低墩址处河床高程

潜水员操作高压水枪对墩址处河床表面覆土进行高压冲洗，冲洗由内向外，逐层逐面将覆土向四周冲移，直至满足施工及设计要求。冲洗作业过程中，潜水员始终位于被冲洗河床面的最低处，根据河床土被冲移进度慢慢向前移动，并不断变动方向，保证形成水中坑槽四周土体平衡。

坑槽达到一定深度，注意四周土体稳定。考虑到饱和土水的浮力及作业时水的流动， 坑槽四周边坡坡度按表2 数据控制。

水中不同土质边坡控制坡度 表2

4.2.3 切断位置确定

根据设计确定桩柱体切断位置。 采用直径12mm～22mm钢筋加工成圆环，圆环直径较桩柱外径稍大100mm，套入待切断桩柱，自桩顶用3 根22 号软钢丝系牢垂入水中，软钢丝长度由待切断桩柱体长度确定。圆环位置即为桩柱体待切断位置。

4.2.4 钢筋保护层混凝土凿除

潜水员水下作业，用风镐等凿除设备对桩柱体钢筋保护层混凝土及钢筋周围约5cm 范围混凝土进行凿除，使钢筋完全与混凝土体分离。混凝土保护层凿除可多人多设备同时进行，以加快施工进度。

4.2.5 水下焊割切断钢筋

进行焊割设备就位及运行调试。潜水员操作焊枪实施水下切割作业，焊割开始先调试焊割设备运行参数，潜水员通过水下水上对讲系统指挥作业平台上辅助人员实施，直至达到要求参数并及时记录。

4.2.6 桩柱体断裂、吊运

①依据断裂桩柱体重量确定起吊钢丝绳及吊装设备的规格、型号，吊装设备吊装能力及作业平台承载和抗倾覆能力满足安全规范要求。

②估算施加水平力大小，设备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 为施加水平力；d 为保护层混凝土剥离后桩柱体直径；H 为水平力作用点距断裂面距离；ftk为桩柱体混凝土标准抗拉强度。

③采用5t 慢动卷扬机配滑轮组施加水平力， 滑轮组匝数及使用钢丝绳应根据估算的施加水平力大小设计。

④水平力施加前吊装设备应完成吊装调试，并使捆绑千斤绳处于初始受力状态，初始拉力的大小为计算桩柱体总重量的30%。水平力施加应在现场指挥人员的指挥下缓慢进行，桩柱体断裂时即刻停止，同时启动吊装设备运行。

⑤分离的桩柱体先置于预先准备的驳船上，运到指定地点破碎处理。

4.2.7 冲填坑槽、整平河床

全部桩柱体拆除完成，潜水员水下检查拆除效果，满足设计和通航要求，采用高压水流冲填方法回填坑槽，恢复河床原状。

4.2.8 验收

老桥拆除后组织相关部门对河道河床、通航安全、环保保护等进行验收。

5 施工中应注意的问题

①高压水枪冲挖坑槽时，潜水作业人员应从内向外进行，在透水土层土质施工中不得坑槽内外移动。

②在不透水黏土层、结核性土层中施工应对土层先松动后再实施冲挖作业。

③凿除钢筋保护层混凝土时应保证凿位置在一个断面上。

④施加水平力断桩柱时应缓慢施加，着力点尽可能设置于桩柱顶端。

⑤破除桩柱体混凝土残渣应及时清运，不得影响后序施工及通航。

6 施工中的安全措施

①落实安全生产责任制，确保管理到位，不留死角。

②潜水员作业严格按照水下作业规程进行。

③通航河道作业现场采取隔离、防撞措施，确保施工不受船舶通行影响。

④现场各类安全、疏导标识齐全，通航引导区等相关警示标语、标志设置到位且符合规范要求。

⑤特种设备的操作人员做到持证上岗。 电力线路设置合理，符合安全用电要求。

⑥施工前认真做好安全技术交底工作，提高全体施工人员安全意识，把安全工作落实到实处。

7 结 语

2014 年8 月，对阜阳市插花-冉庙公路茨淮新河大桥工程实施老桥拆除，应用本文所述的水中焊割切除施工方法，共拆除水中墩3 座，每墩有直径1.10m 钻孔灌注桩8 根，施工时墩址处平均水深4.5m，水流速≤1.0m，高压水冲洗降低河床面1.5m,总工期22d，全过程安全、高效，技术和经济效益明显。

[1]交通部第一公路工程总公司.公路工程施工手册：桥涵[M].北京：人民交通出版社，2000.

[2]黄侨，王永平.桥梁混凝土结构设计原理计算示例[M].北京：人民交通出版社，2006.

[3]杨文渊，徐犇.简明公路施工手册[M].北京：人民交通出版社，2004.

[4]毛瑞祥，程翔云.公路桥梁施工手册[M].北京：人民交通出版社，1997.

[5]杨理准，武吉中，余军.公路施工手册[M].北京：人民交通出版社，1993.