一种对钢筋混凝土构筑物水下钻切施工方法

摘要

本发明涉及一种对钢筋混凝土构筑物水下钻切施工方法，包括以下步骤：首先，设备及机具的选择；根据钻孔口径和金刚石绳锯的技术要求，选用合适的辅助机具；根据高效快速钻切的需要，选用合适的钻孔装置及其机配；其次，施工脚手架搭设和沉箱内沙石处理；然后，在搭设的施工脚手架上安装专用支架、钻机和导轨；根据安装好的设备对钢筋混凝土构筑物进行钻孔；每钻进距离在4m～5m范围内，将钻头提起取出套管内混凝土芯体，直至钻进达到预定深度；根据获得的钻孔来固定金刚石绳锯；根据固定好的金刚石绳锯对钢筋混凝土构筑物墙体进行切割；对获得的切割块通过浮吊来吊装；对钻切后的渣土清除；至此，对钢筋混凝土构筑物水下钻切施工完毕。

权利要求

1.一种对钢筋混凝土构筑物水下钻切施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1）：设备及机具的选择；根据钻孔口径和金刚石绳锯的技术要求，选用合适的辅助机具；根据高效快速钻切的需要，选用合适的钻孔装置及其机配；

步骤2）：施工脚手架搭设和沉箱内沙石处理；

步骤3）：在所述步骤2）搭设的施工脚手架上安装专用支架、钻机和导轨；使钻机底盘水平固定到专用支架上，并在保证导轨安装的垂直度的要求下把导轨固定在钻机底盘上；

具体工作包括：

步骤3.1）：使钻机底盘固定于专用支架上；通过水平仪使钻机底盘基本水平；

步骤3.2）：将导轨与钻机底盘安装连接，架设可调节斜支撑杆；两根斜支撑杆上端均在导轨1.8m高位置与导轨连接；两根斜撑杆下端呈八字趴开形固定在混凝土基面上，能够辅助将导轨锁止固定；

步骤3.3）：将三维定向仪放置在导轨一侧，开启三维定向仪磁悬浮自动校平功能令其水平后，打开三维定向仪三维激光射线；

步骤3.4）：测量导轨上下两端与竖直向上的激光射线之间的距离，根据测得的距离调校导轨在此平面内的竖直度；

步骤3.5）：将三维定向仪换到导轨另一侧，重复所述步骤3.3）和所述步骤3.4）调校导轨非相对两侧的竖直度来保证导轨的竖向垂直；

至此，专用支架、钻机和导轨安装完毕，

步骤4）：根据所述步骤3）安装好的设备对钢筋混凝土构筑物进行钻孔；每钻进距离在

4m～5m范围内，将钻头提起取出套管内混凝土芯体，直至钻进达到预定深度；

步骤5）：根据所述的步骤4）获得的钻孔来固定金刚石绳锯；

步骤6）：根据所述步骤5）固定好的金刚石绳锯对钢筋混凝土构筑物墙体进行切割；

步骤7）：对所述步骤6）获得的切割块通过浮吊来吊装；

步骤8）：对钻切后的渣土清除；

至此，对钢筋混凝土构筑物水下钻切施工完毕。

2.根据权利要求1所述的对钢筋混凝土构筑物水下钻切施工方法，其特征在于，所述步骤7）选用的浮吊的最大仰角为60度，且最大起吊重200t，主吊杆长度为45m。

说明书

一种对钢筋混凝土构筑物水下钻切施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及钻切技术，特别涉及一种对钢筋混凝土构筑物水下钻切施工方法。

背景技术

[0002] 传统的水下构筑物拆除技术是先对要拆除的构建物进行围堰，把水抽干后，再进行相应的拆除工作，该项技术存在工期长、费用高、施工复杂等缺点，同时拆除宜产生砼残留从而污染河道。

[0003] 中国科技大学在第八届中国工程爆破学术经验交流会上提出水压爆破法拆除水下构筑物。该方法在目前常见的水压爆破计算公式基础上进行了分析比较，提出了水下水压爆破药量计算公式修正系数来应用于实践中。但是该方法可实际造作性不强，具有一定的危险性，而且拆除后产生的砼残因爆破力飞溅的四处，污染了水质，并难以全部清除砼残。

[0004] 针对以上实际困难，急需开发一种新的技术方案来解决实际问题。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于，本发明提供了一种对钢筋混凝土构筑物水下钻切施工方法及其钻孔装置。该切割方法高效、环保。

[0006] 为实现上述发明目的，本发明提供了对钢筋混凝土构筑物水下钻切施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

[0007] 步骤1）：设备及机具的选择；根据钻孔口径和金刚石绳锯的技术要求，选用合适的辅助机具；根据高效快速钻切的需要，选用合适的钻孔装置及其机配；

[0008] 步骤2）：施工脚手架搭设和沉箱内沙石处理；

[0009] 步骤3）：在所述步骤2）搭设的施工脚手架上安装专用支架、钻机和导轨；使钻机底盘水平固定到专用支架上，并在保证导轨安装的垂直度的要求下把导轨固定在钻机底盘上；

[0010] 步骤4）：根据所述步骤3）安装好的设备对钢筋混凝土构筑物进行钻孔；每钻进距离在4m～5m范围内，将钻头提起取出套管内混凝土芯体，直至钻进达到预定深度；

[0011] 步骤5）：根据所述的步骤4）获得的钻孔来固定金刚石绳锯；

[0012] 步骤6）：根据所述步骤5）固定好的金刚石绳锯对钢筋混凝土构筑物墙体进行切割；

[0013] 步骤7）：对所述步骤6）获得的切割块通过浮吊来吊装；

[0014] 步骤8）：对钻切后的渣土清除；

[0015] 至此，对钢筋混凝土构筑物水下钻切施工完毕。

[0016] 所述步骤3）具体工作包括：

[0017] 步骤3.1）：使钻机底盘固定于专用支架上；通过水平仪使钻机底盘基本水平；

[0018] 步骤3.2）：将导轨与钻机底盘安装连接，架设可调节斜支撑杆；两根斜支撑杆上端均在导轨1.8m高位置与导轨连接；两根斜撑杆下端呈八字趴开形固定在混凝土基面上，可辅助将导轨锁止固定；

[0019] 步骤3.3）：将三维定向仪放置在导轨一侧，开启三维定向仪磁悬浮自动校平功能令其水平后，打开三维定向仪三维激光射线；

[0020] 步骤3.4）：测量导轨上下两端与竖直向上的激光射线之间的距离，根据测得的距离调校导轨在此平面内的竖直度；

[0021] 步骤3.5）：将三维定向仪换到导轨另一侧，重复所述步骤3.3）和所述步骤3.4）调校导轨非相对两侧的竖直度来保证导轨的竖向垂直；

[0022] 至此，专用支架、钻机和导轨安装完毕。

[0023] 所述步骤7）选用的浮吊的最大仰角为60度，且最大起吊重200t，主吊杆长度为45m。

[0024] 本发明的优点在于，该方法对需拆除的构筑物不用进行围堰，也不要把水抽干。使得施工简化，从而缩短工期，降低工程费用，使得施工效率提高，并切割速度快，不产生砼碎渣等优点。

附图说明

[0025] 图1为本发明的对钢筋混凝土构筑物水下钻切施工方法流程图；

[0026] 图2为沉箱平面图；

[0027] 图3为沉箱切割平面图；

[0028] 图4为沉箱切割分块图；

[0029] 图5为第一块吊装图；

[0030] 图6为第二块吊装图；

[0031] 图7为第三块吊装图；

[0032] 图8为水下切割示意图。

具体实施方式

[0033] 下面结合附图和具体实施方式，对本发明的方法进行进一步详细的说明。

[0034] 如图1所示，图1为本发明的对钢筋混凝土构筑物水下钻切施工方法流程图。具体工作步骤包括：

[0035] 步骤1）：设备及机具的选择；根据钻孔口径和金刚石绳锯的技术要求，选用合适的辅助机具；根据高效快速钻切的需要，选用合适的钻孔装置及其机配；

[0036] 步骤2）：施工脚手架搭设和沉箱内沙石处理；

[0037] 步骤3）：在搭设的施工脚手架上安装专用支架、钻机和导轨；使钻机底盘水平固定到专用支架上，并在保证导轨安装的垂直度的要求下把导轨固定在钻机底盘上；

[0038] 步骤4）：根据安装好的设备对钢筋混凝土构筑物进行钻孔；每钻进距离在4m～5m范围内，将钻头提起取出套管内混凝土芯体，直至钻进达到预定深度；

[0039] 步骤5）：根据获得的钻孔来固定金刚石绳锯；

[0040] 步骤6）：根据固定好的金刚石绳锯对钢筋混凝土构筑物墙体进行切割；

[0041] 步骤7）：对获得的切割块通过浮吊来吊装；

[0042] 步骤8）：对钻切后的渣土清除；

[0043] 至此，对钢筋混凝土构筑物水下钻切施工完毕。

[0044] 1、工程情况

[0045] 本工程为沉箱砼水下切割。如图2所示，图2为沉箱平面图。沉箱高度约为13米，外墙为300mm～450mm厚，内侧横隔墙为200mm，底板厚度约为500mm，本次切割为沉箱最右侧的三个小室，同时根据往年的潮汐情况，涨潮时大约有水面埋置沉箱约700mm左右。

[0046] 2、工作内容

[0047] （1）高精度金刚石薄壁钻排孔切割；

[0048] （2）水下金刚石绳锯切割；

[0049] （3）200吨浮吊吊运；

[0050] （4）切割分块，将吊装块切割具备运输尺寸。

[0051] 3、需要协助施工的内容

[0052] （1）安排抽沙机将需要切割的沉箱内砂子全部清理完毕；

[0053] （2）协调其余沉箱上部的支撑，使其具备存放吊块的条件；

[0054] （3）操作平台搭设。

[0055] 4、施工方案的选择

[0056] 本次切割主要为水下切割。如图3所示，图3为沉箱切割平面图。根据现场实际情况，底板拟采用喜利得公司功率高达32KW的LP32马达来配合DD750小体积液压钻机进行排孔切割，配备108mm钻头，墙体竖向采用金刚石绳锯进行切割，在横隔墙边部采用200mm钻头开洞，金刚石绳子下部机组固定以及穿绳工作安排潜水员完成。

[0057] 5、施工准备

[0058] 5.1机具准备

[0059] 本实施例选用4台金刚石绳锯、6台DD750钻机、108mm钻头、200mm钻头、200吨浮吊。

[0060] 5.2工程量及造价

[0061] 108mm水钻排孔共374个，共计187延米，200mm水钻排孔共12个，共计6延米，金2
刚石绳锯切割面积为36.4m。造价37万元。

[0062] 5.3工期

[0063] 根据以往的水下切割经验，金刚石绳锯每小时平均切割0.4m2，DD750钻机每小时平均1小时施工一个孔，每天按照18个小时计算，考虑24小时连续施工，工期约为8天，如表1所示。其中，切割时间6天，吊装2天。

[0064] 表1为工作日程表

[0065]

[0066] 6、施工方法

[0067] 6.1施工分块

[0068] 经过计算，本次切割部分混凝土约为185m3，重量约460吨，综合考虑现场最大200吨的浮吊。因此，必须将本次拆除分为3个切割块。如图4所示，图4为沉箱切割分块图。如图5所示，图5为第一块吊装图，如图6所示，图6为第二块吊装图。如图7所示，图7为第三块吊装图。

[0069] 6.2施工脚手架搭设

[0070] 由于涨潮原因，因此，必须在沉箱上搭设操作脚手架，此操作脚手架应高于目前涨潮水面的高度，同时在其他沉箱位置考虑切割块料的临时堆场的搭设。

[0071] 6.3沉箱内沙石处理

[0072] 针对要拆除沉箱部位内的沙石，在施工前应安排潜水员进入水下探明实际情况，主要包括沙石层的厚度，粒径大小及分布情况，以便根据实际情况制定切实有效的处理方案，按照以往的施工经验，主要有以下两种处理方案：

[0073] （1）安排专业操作队伍将沉箱内的沙石全部清理完毕，使其具备金刚石薄壁钻施工的条件。

[0074] （2）安排专业注浆队伍，在沉箱内沙石层进行高压、高强度注浆，待达到一定强度后进行金刚石薄壁钻排孔。

[0075] 6.4高精度金刚石薄壁钻施工

[0076] 底板切割采用喜利得公司功率高达32KW的LP32马达配合DD750小体积液压钻机，配合套管钻头、延长杆、扶正器等辅助设施，通过液压驱动，自坝顶向下按要求孔径和孔深钻孔。

[0077] 6.4.1施工准备工作

[0078] 现场施工及设备安装需要2*3平方米左右的工作面，工作面清理完毕后将所需水、30M左右水头的高压水及400V，50HZ的三厢电源等等电源接到现场，将马达，底座固定支架，导轨及钻头，起吊设等相应设备及安装工具运送到现场。

[0079] 6.4.2安装设备

[0080] 为了增强钻机的稳定性，同时便于起吊混凝土芯体，施工需要使用专用支架，将DD-750底座固定到专用支架上，使钻机底座基本水平。将2m长导轨固定在基座上，为保证钻头切入混凝土的角度为基本铅垂，必须保证导轨安装的垂直度。具体安装做法包括：

[0081] （1）安装专用支架并固定钻机底盘，通过水平仪令其基本水平；

[0082] （2）将导轨与底盘安装连接，架设可调节斜支撑杆。2根斜支撑杆，上端均在导轨1.8m高位置与导轨连接。两根斜撑杆下端呈八字趴开形固定在混凝土基面上，可辅助将导轨锁止固定。

[0083] （3）将喜利得PM10三维定向仪如上图示放在导轨一侧附近，开启三维定向仪磁悬浮自动校平功能令其水平，打开三维定向仪三维激光射线。

[0084] （4）通过测量导轨上下两端与竖直向上的激光射线之间的距离，调校导轨在此平面内的竖直度。

[0085] （5）将PM10三维定向仪换到导轨另一侧，重复以上3）～4）项所列工作；至少测量调校导轨非相对两侧的竖直度，以此保证导轨的竖向垂直。

[0086] 6.5金刚石绳锯切割：

[0087] 6.5.1施工准备

[0088] 金刚石绳锯运至现场并进行固定，潜水员到位。

[0089] 6.5.2金刚石绳锯切割方法

[0090] 针对墙体的分离采用金刚石绳锯进行切割。如图8示，图8水下切割示意图。首先底板排孔至墙体位置时，采用200mm钻头进行钻孔，以方便潜水员穿绳。安排潜水员进入水内安装固定支架，并将金刚石绳索从墙体下部的底板下穿过。

[0091] 6.6吊装

[0092] 根据现场实际情况，最大切割块的重量约为170吨。因此，由表2中的参考数据拟采取最大吊装能力为200t的浮吊。该浮吊最大仰角为60度时，最大起吊重量200t，主吊杆长度45m；浮吊由主船体、浮箱及起吊设备、动力设备现场拼装而成。

[0093] 浮吊起吊拱肋的计算情况如下：200t浮吊扒杆长度为45m。安装时，考虑浮吊扒杆仰角60度，其水平距离为45×cos60°=22.5m，最大起吊重量200t，最大可起吊标高为3.2m(按拆除时枯水位标高)+0.8m(满载时甲板距水面高)+0.75m(扒杆铰距甲板高)+45×sin60°（扒杆高）-10m（挂钩至拱顶高度，钢丝绳按45度角设置）-3m（挂钩安全高）=30.7m>30.4m（拱顶标高）。

[0094] 表2浮吊机械性能

[0095]角度 高度(m) 水平面(m) 起重荷载(t)
60° 39.0 22.7 200
55° 36.4 26.4 180
50° 34.3 29.6 150
45° 31.4 32.3 120
40° 28.6 35.0 100
35° 25.9 36.8 95

[0096] 注：吊杆45m，不含船体高度。

[0097] 6.7渣土

[0098] 沉箱切割的3个分离混凝土块的渣土有两种方案：

[0099] 方案一：由浮吊调运至周边沉箱的平台上进行重新进行小块分割，满足车辆运输的尺寸和重量要求，此次分割采用金刚石绳锯进行分离，小块采用50吨浮吊吊运至岸边运输车上。

[0100] 方案二：浮吊吊运大块直接运至岸边，采用炮锤直接破碎。

[0101] 最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。