畢朝陽

(中鐵交通投資集團(tuán)有限公司，廣西南寧 530000)

1 工程概況

柳州維義大橋全長(zhǎng)2 090 m，其中主橋全長(zhǎng)504 m，采用(108 m+288 m+108 m)中承式三跨連續(xù)鋼桁拱結(jié)構(gòu)，橋面總寬度為43.5 m。主橋主桁由兩片鋼桁架組成，主桁中心距37 m，主跨拱圈矢高55 m，主桁采用節(jié)間長(zhǎng)度12 m的“N”形桁式。維義大橋鋼桁拱梁架設(shè)采用膺架法半懸臂架設(shè)的方案，全橋共設(shè)置膺架臨時(shí)墩12個(gè)，根據(jù)結(jié)構(gòu)受力計(jì)算，臨時(shí)墩采用鋼筋混凝土鉆孔樁，全橋臨時(shí)墩的鉆孔樁共計(jì)80根。

柳州維義大橋鋼桁拱梁架設(shè)膺架臨時(shí)墩布置圖如圖1所示。

圖1 維義大橋鋼桁拱梁架設(shè)膺架臨時(shí)墩布置圖

根據(jù)鋼梁架設(shè)工況計(jì)算，臨時(shí)墩最大反力為2 087.6 t，由于橋位處河床為光板巖，臨時(shí)墩采用鉆孔樁+鋼管柱的結(jié)構(gòu)形式，鉆孔樁為 φ1.0 m 和 φ1.5 m。φ1.5 m 鉆孔樁采用 φ1.7 m，δ=10 mm的鋼護(hù)筒，φ1.0 m鉆孔樁采用 φ1.2 m，δ=10 mm 的鋼護(hù)筒，φ1.5 m，φ1.0 m 鉆孔樁鋼筋籠均為16根 Φ25 mm 鋼筋。臨時(shí)墩上部鋼管切割后樁頂標(biāo)高約為+80.0 m，河床標(biāo)高約為+66 m～ +70.0 m，切割樁長(zhǎng)約10.0 m～14.0 m。臨時(shí)墩鉆孔樁整體切割部分結(jié)構(gòu)見圖2。

2 臨時(shí)墩鉆孔樁拆除方案

維義大橋膺架臨時(shí)墩鉆孔樁拆除采用金剛石繩鋸進(jìn)行水下整體切割的方案，樁身整體完全切斷后，利用浮吊吊起鉆孔樁，駁船運(yùn)送至岸邊，鉆孔樁樁身在岸上進(jìn)行集中破碎處理。臨時(shí)墩鉆孔樁切割前，需在樁頂設(shè)置好吊點(diǎn)，在切割過程中，為防止樁身傾覆，需利用吊船進(jìn)行輔助作業(yè)。

金剛石繩鋸水下整體切割鋼筋混凝土臨時(shí)樁的拆除方法，其機(jī)理基于通過液壓馬達(dá)高速驅(qū)動(dòng)帶有金剛石串珠的鋼絲繩索(金剛石鋸繩)，通過導(dǎo)輪繞著鋼筋混凝土臨時(shí)樁運(yùn)轉(zhuǎn)，在一定張拉力的作用下，高速磨削被切割物體，產(chǎn)生的磨屑和熱量隨循環(huán)冷卻水帶走，最終達(dá)到分離被切割物體的目的。

圖2 臨時(shí)墩鉆孔樁結(jié)構(gòu)圖

3 臨時(shí)墩鉆孔樁水下整體切割工藝

臨時(shí)墩鉆孔樁水下整體切割工藝流程見圖3。

4 臨時(shí)墩鉆孔樁水下整體切割施工要點(diǎn)

4.1 施工準(zhǔn)備

臨時(shí)墩鉆孔樁整體切割前的準(zhǔn)備工作主要有:膺架臨時(shí)墩上部鋼結(jié)構(gòu)的拆除、鉆孔樁上部吊點(diǎn)的設(shè)置、切割施工平臺(tái)的制造及安裝、導(dǎo)向裝置的制造及安裝等。

圖3 臨時(shí)墩鉆孔樁水下整體切割工藝流程圖

4.2 設(shè)備配置

臨時(shí)墩鉆孔樁水下整體切割施工所需的機(jī)械設(shè)備主要有:起重設(shè)備、水上運(yùn)輸設(shè)備、交通船、切割設(shè)備、潛水設(shè)備以及水下氣割設(shè)備等，具體機(jī)械設(shè)備配置如表1所示。

表1 鉆孔樁水下整體切割施工機(jī)械設(shè)備配置表

4.3 樁身導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)及安裝

為保證金剛石繩索在切割鉆孔樁時(shí)切割線方向與樁身垂直，同時(shí)在高度方向能牽引進(jìn)繩鋸機(jī)，需在切割線下部安裝導(dǎo)向裝置，導(dǎo)向裝置為鋼結(jié)構(gòu)制造，分兩部分采用螺桿連接，轉(zhuǎn)向裝置上設(shè)有水平轉(zhuǎn)向輪和垂直轉(zhuǎn)向輪，保證金剛石繩索能由水平向平順轉(zhuǎn)向過渡至垂直向，順利進(jìn)入繩鋸機(jī)。導(dǎo)向裝置安裝時(shí)，先在樁頂處安裝為整體，下放至設(shè)計(jì)位置后，潛水員水下將導(dǎo)向裝置調(diào)整水平，并將連接螺桿擰緊，固定導(dǎo)向裝置。樁身導(dǎo)向裝置布置見圖4。

圖4 樁身導(dǎo)向裝置布置示意圖

4.4 繩鋸機(jī)及金剛石鋸繩安裝

為保證切割作業(yè)時(shí)繩鋸機(jī)能處于平穩(wěn)的工作狀態(tài)，需在待切割鉆孔樁樁頂設(shè)置作業(yè)平臺(tái)。為方便平臺(tái)安裝，作業(yè)平臺(tái)采用鋼結(jié)構(gòu)制造成整體，安裝時(shí)放置在鉆孔樁頂鋼管樁上，采用連接板與鋼管樁臨時(shí)焊接固定。繩鋸機(jī)采用螺桿與作業(yè)平臺(tái)固定，安裝位置應(yīng)能保證金剛石鋸繩從切割線經(jīng)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)后以豎直狀態(tài)進(jìn)入主機(jī)。

金剛石鋸繩采用潛水員水下輔助安裝，根據(jù)已經(jīng)確定的鉆孔樁切割線，水下部分金剛石鋸繩通過導(dǎo)向輪繞著鋼筋混凝土鉆孔樁，水上部分金剛石繩索按一定的順序纏繞在主動(dòng)輪及輔助輪上，注意繩子的方向應(yīng)和主動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)方向一致，安裝好的金剛石鋸繩應(yīng)進(jìn)行收緊，同時(shí)應(yīng)注意切割線位置的金剛石鋸繩保持水平狀態(tài)。

4.5 切割

繩鋸機(jī)及金剛石鋸繩切割系統(tǒng)安裝完成并經(jīng)檢查符合要求后，浮吊就位，布置鉆孔樁起吊鋼絲繩，起吊系統(tǒng)檢查合格后，撤出作業(yè)人員，通過遙控驅(qū)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行切割作業(yè)。切割過程中應(yīng)控制金剛石鋸繩轉(zhuǎn)速，要求鋸繩線速度不小于18 m/s。

在柳州維義大橋臨時(shí)墩鉆孔樁剛開始切割時(shí)，由于切割線位置為鋼護(hù)筒，鋼護(hù)筒表面光滑，金剛石鋸繩轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)容易打滑，嚴(yán)重影響切割速度，由于要同時(shí)切割鋼護(hù)筒和鋼筋混凝土鉆孔樁，鋸繩磨損很快，基本每切割1根樁就要更換鋸繩，造成施工成本加大。后期，對(duì)施工作業(yè)進(jìn)行了調(diào)整，在導(dǎo)向裝置固定好后，將切割線范圍50 cm內(nèi)的鋼護(hù)筒剝除，剝除護(hù)筒后切割效率以及鋸繩壽命都得到提高。切割一根直徑1.5 m的鋼筋混凝土臨時(shí)樁需要4 h～6 h，切割過程需定時(shí)觀察是否正常。鉆孔樁切割完成后，浮吊將其吊到岸上，對(duì)鋼護(hù)筒和鋼筋進(jìn)行回收，并對(duì)破除的混凝土建筑垃圾進(jìn)行專門處理，實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的目的。臨時(shí)墩鉆孔樁水下整體切割施工示意圖見圖5。

圖5 臨時(shí)墩鉆孔樁水下整體切割施工示意圖

4.6 注意事項(xiàng)

1)繩索的變向是通過導(dǎo)向輪的組合安裝來實(shí)現(xiàn)的，施工過程中導(dǎo)向輪的安裝與主動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪中的位置關(guān)系應(yīng)巧妙的設(shè)計(jì)，以滿足切割要求。

2)繩鋸機(jī)及金剛石鋸繩在進(jìn)行鉆孔樁整體切割時(shí)，可采用人工遙控操作，在設(shè)備安裝調(diào)試好后，除輔助施工的吊船外，其他設(shè)備及人員均應(yīng)撤離至安全區(qū)域。

3)每切割完成一根鉆孔樁，應(yīng)對(duì)繩鋸機(jī)及金剛石鋸繩進(jìn)行檢查，如金剛石鋸繩磨損嚴(yán)重影響使用，應(yīng)及時(shí)予以更換。

4)切割過程中，作業(yè)平臺(tái)及導(dǎo)向裝置均采用倒用，每次回收后倒用前，應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)焊縫進(jìn)行檢查，保證結(jié)構(gòu)滿足作業(yè)過程中最大張拉強(qiáng)度的要求。

5)金剛石鋸繩使用前須連接一個(gè)閉合的循環(huán)，鋸繩連接采用金剛石繩鋸專用液壓鉗將接頭扣壓緊，扣壓后檢查接頭，用角磨機(jī)等將飛邊和毛刺去除干凈。

6)為避免繩鋸機(jī)在整體切割鉆孔樁過程中，樁身傾斜而發(fā)生卡繩現(xiàn)象或其他安全事故，切割前應(yīng)收緊起吊鋼絲繩并保持其處于受力狀態(tài)。

5 結(jié)語

在現(xiàn)有的橋梁施工中，對(duì)水中鋼筋混凝土臨時(shí)樁一般采用水下爆破的方法進(jìn)行拆除，施工時(shí)要求必須準(zhǔn)確預(yù)埋爆破管道，這給施工布置帶來諸多的不便，并且爆破施工存在極大的安全隱患，爆破后還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。因此不推薦使用此方法施工。

本文中所采用的金剛石鋸繩水下整體切割技術(shù)，屬于機(jī)械式的切割方法，該技術(shù)在舊橋拆除等水上、岸上作業(yè)中采用較多，但在水下混凝土結(jié)構(gòu)拆除中較少使用。柳州維義大橋臨時(shí)墩鉆孔樁拆除采用的金剛石鋸繩水下整體切割技術(shù)，具有安全性能高、切割速度快、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，值得推廣。