混凝土控制性拆除技术在近库岸竖井中的应用

(中国水利水电第九工程局有限公司，贵阳，550081)

绳锯切割法适应性强，灵活性高，具有高效快捷、噪音低、振动小、切割面平直易修等优点，被广泛应用于房建、市政、桥梁等工程的结构拆除中。而在水利工程中，结构物的拆除一般采用挖机破碎锤破碎、化学静力破碎等方式，拆除慢，效果差。

在库区水位下降期，利用控制性拆除技术顺利完成了山西小浪底引黄工程首部枢纽的闸门及启闭机井的井筒混凝土拆除，并达到了施工高效快捷、切割面平直易修的效果，可以为类似工程提供借鉴。

1 工程概况

山西省小浪底引黄工程位于山西省运城市，是自黄河干流上的小浪底水利枢纽工程向山西省涑水河流域调水的大型引调水工程。工程年引水量为2.47亿m3，设计流量20m3/s。工程主要解决运城市区及其周边县城的生活、农业灌溉、工业用水，工程社会效应和意义重大。

山西省小浪底引黄工程首部枢纽的闸门及启闭机井的井筒混凝土在施工期担任围堰作用，竖井直径为24m，顶部高程为281.00m，底部高程为224.50m，高差为56.5m。闸门及启闭机井开挖完成后进行了井筒钢筋混凝土衬砌和帷幕灌浆，作为施工期挡水围堰，混凝土标号为C25W6F150，262.00m以上井筒内径为25.6m，262.00m高程以下内径为24m，238.00m高程以下井筒混凝土厚1.00m，238.00m高程以上井筒混凝土厚0.80m。

图1 首部枢纽闸门及启闭机井竖井纵剖面(单位：m)

图2 竖井井筒断面(单位：m)

2 工程区水位

工程涉及的小浪底水库设计洪水采用水规总院对初设报告的审查成果，取水口处50年一遇洪峰流量20200m3/s，200年一遇洪峰流量25900m3/s。

取水口位于小浪底库区黄河左岸，小浪底大坝上游约62km处。依据《黄河小浪底水利枢纽初步设计报告》中的小浪底水库回水计算成果，按照小浪底水库终期运用阶段、正常蓄水位275.00m、起调水位230.00m、27年水库淤积平衡后的河床纵断面计算，当发生20年一遇洪水时，对应的坝前水位为256.90m，取水口处对应的横断面水位为257.00m。

2.1 汛期水位情况

2010年至2014年，从6月19日开始，历时20d左右，由于小浪底水库调水调沙，水位快速下降至230.00m左右；7月上旬至8月底，水位在240.00m以下浮动；从8月底开始，历时1个月左右，水位由于水库蓄水而抬升至高水位。2015年8月底之前水位在230.00m左右浮动，之后水位上升，基本维持在240.00m以上；2016年至2017年，取消汛前调水调沙，水位基本维持在238.00m以上。

表1 2010年-2017年汛期(7月-10月)取水口水位情况

2.2 非汛期水位情况

表2 2010年-2017年非汛期取水口水位情况

3 竖井拆除方案比选

3.1 化学静力破碎法

原设计方案采用化学静力破碎法，该方法施工较安静，没有噪音污染。但这种方法需要等膨胀剂后，才能够达到膨胀挤压、破碎混凝土的效果，拆除面也不平整，也需要对混凝土内钢筋进行切除，后期需对拆除面进行修补。

该施工方法耗用的时间长，结合工程区水位情况，需要在7-8月水位消落期迅速完成井筒混凝土的控制性拆除施工，无法满足节点目标要求。

3.2 控制性拆除技术

控制性拆除技术即采用绳锯切割法进行施工，该方法适应性强，灵活性高，具有高效快捷、噪音低、振动小、切割面平直易修等优点，在控制性拆除工程中，该技术优势更加明显。同时需拆除的井筒混凝土靠近小浪底库区，经分析利用库区特性，采用该技术能够在水位消落期耗费不到1个月的时间即可完成井筒混凝土的控制性拆除施工。

故本工程井筒混凝土的拆除选用控制性拆除技术。

4 控制性拆除技术

4.1 整体思路

根据工程上水目标任务，需将井筒迎水面60°范围(长13m)243.00m高程以上钢筋混凝土拆除，拆除区域遵循由上到下分层，由右向左依次进行施工的顺序。

常规绳锯切割法是在切割块体上开孔，使用吊绳固定，并采用起吊设备吊运至指定的场地破碎，受起吊设备的影响，一般切割块体较小，耗费时间长，成本高。

考虑本工程井筒混凝土拆除区域紧邻库区的特性，采用大面积、大块体拆除，将拆除区域高度33.5m共分为5层，每层高6m～7m，每层分左右两块，单块切割完成后即采用千斤顶将切割块体推入引渠内。库水位下降后再采用挖机破碎锤对块体进行破碎，装载机配合自卸汽车将块体运至渣场。

4.2 工艺流程

使用全站仪定位放线→采用手风钻钻孔→安装固定绳锯的轨座→固定绳锯→千斤顶预顶安装→安装绳锯的金刚石绳索→采用绳锯切割→千斤顶将混凝土块推离至库区→库水位下降后破碎并运输至渣场。

4.3 操作要点

4.3.1 固定绳锯及导向轮

采用M16型膨胀螺栓进行绳锯机主脚架及辅助脚架固定，然后将导向轮安装稳定且将中心线对准，严格保证安装精度要求，保证切割速度。

4.3.2 千斤顶预顶安装

为保证施工人员安全，使用2台200t千斤顶预顶拆除区域，避免发生反向倾覆事故。

4.3.3 安装金刚石绳索

根据切割形式将金刚石绳索按照顺序缠绕在驱动轮及辅助轮上，绳子的方向要和驱动轮驱动方向一致。

4.3.4 切割

采用25kW液压绳锯切割机，进行分块切割，先横向切割，再竖线切割分离井筒混凝土与拆除部分，共分5层拆除，顺序详见图3。每层均使用TY-28手风钻造孔3个，绳锯位于2个孔之间的混凝土内侧面，由两边向中间切割，如图3中序号①-②。竖直方向拆除时，绳锯位于混凝土顶面，由下往上依次切割，如图3中序号③-⑤。

图3 井筒拆除顺序示意(单位：m)

切割时先启动液压系统电动马达，通过控制液压系统调整驱动轮提升张力，要让金刚石绳索绷紧，然后再启动循环冷却水，再控制液压系统驱动另一个驱动轮，这样两个驱动轮带动金刚石绳索回转切割，见图4、图5。

图4 井筒竖直拆除示意

图5 井筒竖直拆除现场照片

4.3.5 混凝土块推离

因竖井井筒靠近库区，使用千斤顶将切割块体推离至引渠内，然后重复以上步骤进行剩余井筒混凝土分层分区切割。

4.3.6 破碎并运输至渣场

水位下降后采用挖机破碎锤破碎后，用装载机配合自卸汽车运输至弃渣场。

5 结语

本工程采取绳锯切割法从井筒内侧进行控制性拆除，利用近库岸工程的特殊性，并优化了切割方式，每层切割时间仅4d，控制性切除工程量为443.00m2，厚度为0.80m的井筒，仅用时20d即可切除完成，达到施工高效快捷、切割面平直易修的效果，在工期和成本上都有极大的优势。控制性拆除技术在切割物的面积越大、厚度越深，越能体现其优势，将越来越多地应用于水利工程控制性拆除中。