混凝土控制性拆除技術在近庫岸豎井中的應用

(中國水利水電第九工程局有限公司，貴陽，550081)

繩鋸切割法適應性強，靈活性高，具有高效快捷、噪音低、振動小、切割面平直易修等優(yōu)點，被廣泛應用于房建、市政、橋梁等工程的結構拆除中。而在水利工程中，結構物的拆除一般采用挖機破碎錘破碎、化學靜力破碎等方式，拆除慢，效果差。

在庫區(qū)水位下降期，利用控制性拆除技術順利完成了山西小浪底引黃工程首部樞紐的閘門及啟閉機井的井筒混凝土拆除，并達到了施工高效快捷、切割面平直易修的效果，可以為類似工程提供借鑒。

1 工程概況

山西省小浪底引黃工程位于山西省運城市，是自黃河干流上的小浪底水利樞紐工程向山西省涑水河流域調水的大型引調水工程。工程年引水量為2.47億m3，設計流量20m3/s。工程主要解決運城市區(qū)及其周邊縣城的生活、農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)用水，工程社會效應和意義重大。

山西省小浪底引黃工程首部樞紐的閘門及啟閉機井的井筒混凝土在施工期擔任圍堰作用，豎井直徑為24m，頂部高程為281.00m，底部高程為224.50m，高差為56.5m。閘門及啟閉機井開挖完成后進行了井筒鋼筋混凝土襯砌和帷幕灌漿，作為施工期擋水圍堰，混凝土標號為C25W6F150，262.00m以上井筒內(nèi)徑為25.6m，262.00m高程以下內(nèi)徑為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。

圖1 首部樞紐閘門及啟閉機井豎井縱剖面(單位：m)

圖2 豎井井筒斷面(單位：m)

2 工程區(qū)水位

工程涉及的小浪底水庫設計洪水采用水規(guī)總院對初設報告的審查成果，取水口處50年一遇洪峰流量20200m3/s，200年一遇洪峰流量25900m3/s。

取水口位于小浪底庫區(qū)黃河左岸，小浪底大壩上游約62km處。依據(jù)《黃河小浪底水利樞紐初步設計報告》中的小浪底水庫回水計算成果，按照小浪底水庫終期運用階段、正常蓄水位275.00m、起調水位230.00m、27年水庫淤積平衡后的河床縱斷面計算，當發(fā)生20年一遇洪水時，對應的壩前水位為256.90m，取水口處對應的橫斷面水位為257.00m。

2.1 汛期水位情況

2010年至2014年，從6月19日開始，歷時20d左右，由于小浪底水庫調水調沙，水位快速下降至230.00m左右；7月上旬至8月底，水位在240.00m以下浮動；從8月底開始，歷時1個月左右，水位由于水庫蓄水而抬升至高水位。2015年8月底之前水位在230.00m左右浮動，之后水位上升，基本維持在240.00m以上；2016年至2017年，取消汛前調水調沙，水位基本維持在238.00m以上。

表1 2010年-2017年汛期(7月-10月)取水口水位情況

2.2 非汛期水位情況

表2 2010年-2017年非汛期取水口水位情況

3 豎井拆除方案比選

3.1 化學靜力破碎法

原設計方案采用化學靜力破碎法，該方法施工較安靜，沒有噪音污染。但這種方法需要等膨脹劑后，才能夠達到膨脹擠壓、破碎混凝土的效果，拆除面也不平整，也需要對混凝土內(nèi)鋼筋進行切除，后期需對拆除面進行修補。

該施工方法耗用的時間長，結合工程區(qū)水位情況，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，無法滿足節(jié)點目標要求。

3.2 控制性拆除技術

控制性拆除技術即采用繩鋸切割法進行施工，該方法適應性強，靈活性高，具有高效快捷、噪音低、振動小、切割面平直易修等優(yōu)點，在控制性拆除工程中，該技術優(yōu)勢更加明顯。同時需拆除的井筒混凝土靠近小浪底庫區(qū)，經(jīng)分析利用庫區(qū)特性，采用該技術能夠在水位消落期耗費不到1個月的時間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選用控制性拆除技術。

4 控制性拆除技術

4.1 整體思路

根據(jù)工程上水目標任務，需將井筒迎水面60°范圍(長13m)243.00m高程以上鋼筋混凝土拆除，拆除區(qū)域遵循由上到下分層，由右向左依次進行施工的順序。

常規(guī)繩鋸切割法是在切割塊體上開孔，使用吊繩固定，并采用起吊設備吊運至指定的場地破碎，受起吊設備的影響，一般切割塊體較小，耗費時間長，成本高。

考慮本工程井筒混凝土拆除區(qū)域緊鄰庫區(qū)的特性，采用大面積、大塊體拆除，將拆除區(qū)域高度33.5m共分為5層，每層高6m～7m，每層分左右兩塊，單塊切割完成后即采用千斤頂將切割塊體推入引渠內(nèi)。庫水位下降后再采用挖機破碎錘對塊體進行破碎，裝載機配合自卸汽車將塊體運至渣場。

4.2 工藝流程

使用全站儀定位放線→采用手風鉆鉆孔→安裝固定繩鋸的軌座→固定繩鋸→千斤頂預頂安裝→安裝繩鋸的金剛石繩索→采用繩鋸切割→千斤頂將混凝土塊推離至庫區(qū)→庫水位下降后破碎并運輸至渣場。

4.3 操作要點

4.3.1 固定繩鋸及導向輪

采用M16型膨脹螺栓進行繩鋸機主腳架及輔助腳架固定，然后將導向輪安裝穩(wěn)定且將中心線對準，嚴格保證安裝精度要求，保證切割速度。

4.3.2 千斤頂預頂安裝

為保證施工人員安全，使用2臺200t千斤頂預頂拆除區(qū)域，避免發(fā)生反向傾覆事故。

4.3.3 安裝金剛石繩索

根據(jù)切割形式將金剛石繩索按照順序纏繞在驅動輪及輔助輪上，繩子的方向要和驅動輪驅動方向一致。

4.3.4 切割

采用25kW液壓繩鋸切割機，進行分塊切割，先橫向切割，再豎線切割分離井筒混凝土與拆除部分，共分5層拆除，順序詳見圖3。每層均使用TY-28手風鉆造孔3個，繩鋸位于2個孔之間的混凝土內(nèi)側面，由兩邊向中間切割，如圖3中序號①-②。豎直方向拆除時，繩鋸位于混凝土頂面，由下往上依次切割，如圖3中序號③-⑤。

圖3 井筒拆除順序示意(單位：m)

切割時先啟動液壓系統(tǒng)電動馬達，通過控制液壓系統(tǒng)調整驅動輪提升張力，要讓金剛石繩索繃緊，然后再啟動循環(huán)冷卻水，再控制液壓系統(tǒng)驅動另一個驅動輪，這樣兩個驅動輪帶動金剛石繩索回轉切割，見圖4、圖5。

圖4 井筒豎直拆除示意

圖5 井筒豎直拆除現(xiàn)場照片

4.3.5 混凝土塊推離

因豎井井筒靠近庫區(qū)，使用千斤頂將切割塊體推離至引渠內(nèi)，然后重復以上步驟進行剩余井筒混凝土分層分區(qū)切割。

4.3.6 破碎并運輸至渣場

水位下降后采用挖機破碎錘破碎后，用裝載機配合自卸汽車運輸至棄渣場。

5 結語

本工程采取繩鋸切割法從井筒內(nèi)側進行控制性拆除，利用近庫岸工程的特殊性，并優(yōu)化了切割方式，每層切割時間僅4d，控制性切除工程量為443.00m2，厚度為0.80m的井筒，僅用時20d即可切除完成，達到施工高效快捷、切割面平直易修的效果，在工期和成本上都有極大的優(yōu)勢?？刂菩圆鸪夹g在切割物的面積越大、厚度越深，越能體現(xiàn)其優(yōu)勢，將越來越多地應用于水利工程控制性拆除中。