绳锯切割技术在水中混凝土结构拆除中的应用

绳锯切割技术在水中混凝土结构拆除中的应用

王跃平

上海建工集团股份有限公司

摘要：如今在建设工程项目过程中，越来越多出现需要拆除场地内既有构建筑物的情况，具体拆除方法需要结合造价、进度、安全等多方面综合分析确定。金泽泵站项目施工进入尾声后，需要破除进水池前端的外河翼墙，使河水流入泵站内以完成设备调试，在经过商讨及意见征询后，采用潜水员下水辅助，金刚石绳锯分块切割墙体，履带吊车吊装外运的方法，成功拆除水下翼墙，施工过程中未造成水体污染，未对临近构筑物造成不利影响，同时节省了成本，节约了工期，可以为其它类似结构拆除施工提供参考。

关键词：水下作业；结构拆除；绳锯；

一、工程概况

金泽泵站项目当新建泵站其它构筑物施工完成，设备安装完毕后，开始进水池外河翼墙破除施工，使太浦河水流入进水池，并在泵站提升作用下经出水钢管、出水池流入金泽水库。

进水池内部平面尺寸为17.4*7m，深7.5m，利用原外河翼墙底板作为基础，南北两侧新建挡墙墙身施工完成后，破除东侧原库区翼墙墙身，引水入新建泵站。原库区翼墙为钢筋混凝土结构，墙身高7.5m，厚0.5m，共需破除17.4m长原翼墙墙身，6道扶壁。

图1 现场环境图

太浦河金泽水文站多年平均潮位2.58m。翼墙破除预计在4月份施工，经查询金泽水库水位观测记录得知，4月份水面标高约为2.5m左右。

二、方案选择

进水池翼墙拆除施工需要满足以下几个要求：

（1）金泽泵站项目建设地址位于上海市一级水源地保护区内，环境保护要求高；

（2）待拆除的翼墙紧邻金泽水库取水闸门，拆除时不得对取水闸门及附属结构造成破坏；

（3）拆除施工需要减少对水库运行的干扰，保证水库正常取水；

（4）工期要求紧，必须在夏季汛期到来前完成整个施工；

（5）墙体需拆除干净，进水口区域内不得留有残渣。

由此，对各种结构物拆除施工方法进行比选：

（1）液压破碎锤拆除：主要为挖掘机换装液压破碎锤后直接破碎墙体。该方案存在的主要问题是因场地狭小限制，区域内无法进入大型挖掘机，而小型挖掘机臂长不够，立于岸边时无法破除全部翼墙，另外取水口河道宽度有限，并且紧邻水库取水闸门，无法停靠大型船舶作为水上作业平台。此外液压破碎锤施工方法噪音高，振动大，本身也不适用于水下精细化作业环境。

（2）人工拆除：主要为人工使用风镐、电钻、切割机、液压剪等工具拆除翼墙，切割墙内钢筋，翼墙水下部分由潜水员下水作业拆除墙体。该方案存在的主要问题是工期漫长，产生固体垃圾较多，翼墙墙体碎块水下清理困难。

（3）静力破碎墙体拆除：主要为预先在翼墙墙体内钻出破碎孔，装入膨胀剂，待膨胀剂发挥作用将混凝土胀裂开后再用人工清理凿除墙体。为避免该方案对相邻构筑物造成破坏，需要提前将待拆除翼墙分隔出来，与人工拆除法相比，较大程度节省了墙体破除作业时间，但总工期仍超出预定期限，且仍有墙体碎块清理困难的问题。

由于上述方案均有缺陷，不适用于本工程，经过分析后最终选择金刚石绳锯分块切割墙体、分块起吊装车外运的方案。该方案噪音小，作业环境要求低，受水库闸门启闭状态及太浦河水文变化影响小，取消了残渣清理内容后施工效率更高，有效缩短了工期。

图2 金刚石绳锯

三、施工思路

进水池翼墙拆除施工整体思路为将翼墙分成上下两层，每层再分为若干块，依次切割吊离，具体施工部署如下：

（1）对进水池翼墙外侧进行前期潜水探摸检查；

（2）埋件导向轮、施工钢平台加工制作与安装；

（3）放样翼墙切割线；

（4）第一层外河水面高程以上部分翼墙切割拆除；

（5）在第二层水面以下部分翼墙背水侧墙身上开钻切割孔及吊装孔，此时先不要钻透墙身；

（6）剩余翼墙顶部施工引水孔，河水流入进水池，平衡内外水压；

（7）第二层外河水面高程以下部分翼墙切割拆除；

（8）水下清理收尾。

图3 翼墙分块切割示意图

四、翼墙破除施工

1、总体施工流程

施工准备→翼墙处水下情况探查→翼墙切割线放样→水上部分翼墙拆除→水下部分翼墙开钻切割孔及吊装孔→翼墙引水孔施工，河水流入进水池平衡内外水压→潜水员水下钻透切割孔、吊装孔→水下部分翼墙拆除→场地清理收尾

2、进水池翼墙外侧水下情况探查

对翼墙外部进行潜水探摸检查，主要包括以下几个内容：

1、检查翼墙的外部结构水下部分腐蚀和底部积淤等情况；

2、按照工程图纸核对现场实测数据的正确性；

3、确认引水孔、切割孔、吊装孔的大小与位置；

4、确认水位高程及取水闸运行和关闭时作业面附近水下流速的情况。

3、机械设备进场

施工中所需的履带吊车、潜水装备、链锯机及交通艇采用陆运方式运输到施工现场，随后进行组装、调试。

绳锯切割时需要制作一座施工钢平台作为链锯机安装作业平台，另外链锯绳需采用埋件导向轮进行导向，埋件导向轮由钢板、导向轮及固定螺丝组成。施工钢平台及埋件导向轮均提前加工制作为成品后运到施工现场。

4、翼墙水上部分拆除

4.1、施工流程

施工平台安装→使用水磨钻机钻出切割孔、吊装孔→导向轮安装→切割孔穿引链锯绳，吊装孔穿引钢丝绳→吊车就位，拉紧钢丝绳，悬吊待切割翼墙块体→链锯切割施工→将切割出的翼墙块体吊运装车→移动施工平台及导向轮至合适位置→重复进行翼墙水上部分剩余块体施工

4.2、施工方法

待施工平台安装完成后，按照先拆扶壁后拆墙身的顺序拆除水面以上墙体（标高5.5m~2.6m）。此时拆除下来的单块扶壁约3t，单块墙身最大约9t。

首先采用吊篮将作业人员吊放到钻孔位置，使用水磨钻机将扶壁及翼墙水上部分的吊装孔、切割孔全部钻好，在竖向及横向切割缝的交汇处钻直径30孔，以便穿引链锯绳；在各个分块的上部钻两个直径60的吊装孔。随后将导向轮安装到合适位置，用膨胀螺丝固定牢靠。

在链锯切割某一块墙身前先将钢索一端固定在吊装孔上，另一端挂在吊车吊钩中，由履带吊车拉紧悬吊，以防链锯切割过程中墙身变形倒伏而增加施工难度和安全风险。切割时先切割底部横缝，再切割竖缝，竖缝切割从下向上进行，链锯机切割完成后由吊车将块体吊放到平板车上外运处理。

图4 第一层翼墙拆除剖面图

图5 第一层翼墙墙身分块切割顺序示意图

5、开凿孔洞

第一层翼墙拆除完成后，为了减少潜水员水下钻孔作业量，先由施工人员手持水磨钻机在剩余翼墙背水侧墙面上开钻切割孔及吊装孔，钻孔深度控制在48cm内，不要钻透墙身，避免河水流入进水池。待全部切割孔及吊装孔的钻孔深度均已达到48cm后，撤出进水池内所有作业人员，在剩余翼墙顶面开凿出多个与太浦河连接的￠10cm引水孔，使河水流入进水池内，平衡内外水压。

6、翼墙水下部分拆除

6.1、施工流程

施工平台安装→潜水员下水→潜水员使用水下钻孔机钻透切割孔、吊装孔→潜水员安装导向轮→潜水员穿引链锯绳、钢丝绳→吊车就位，拉紧钢丝绳，悬吊待切割翼墙块体→潜水员上岸→链锯切割施工→将切割出的翼墙块体吊运装车→移动施工平台及导向轮至合适位置→重复进行翼墙水下部分剩余块体施工

6.2、施工方法

翼墙水下部分同样按照先拆扶壁后拆墙身的顺序进行拆除。首先由潜水员潜入水下，用水下液压钻钻出吊装孔、切割孔。随后将导向轮吊放到水下，潜水员将导向轮用膨胀螺丝固定在合适位置，再将链锯绳穿引好并连接到链锯机上。调整链锯绳的张力，调动链锯机进行切割。当割完一块后，潜水员将原导向轮拆除，重新安装到下一块切割位置。

考虑75t履带吊起重性能限制，将扶壁分为两块进行切割，每块重量约9t。墙身分块方式与上层施工时相同，单块最大重量为12.5t。

图6 翼墙水下结构切割

五、结语

金泽泵站项目翼墙破除施工最终在25天内顺利完成，金刚石绳锯切割法在其中发挥了良好作用，其具有工艺简单、工效快、切割深度不受限制、适应性广、精确度高的特点，在水下结构拆除方面拥有广阔前景。

参考文献：

[1] 卢彬荣，潘海龙．绳锯无损切割技术在混凝土结构拆除中的应用[J]．浙江建筑，2013，30（11）：41-43．

[2]罗亮,陈烨.水下混凝土拆除技术在遥田水电站门槽改造工程中的应用[J].大坝与安全,2018(04):53-56.

[3]刘治军,雷斌,叶坤.绳锯法模块式拆除大型钢筋混凝土墙体[J].施工技术,2018,47(S4):1145-1149.