利用繩鋸系統(tǒng)截除超高混凝土管樁的施工工藝

孟凡奇 劉鵬 中交三航局江蘇分公司

1.工程概況

連云港徐圩港區(qū)某碼頭泊位由4個(gè)5萬噸級(jí)泊位組成，大管樁數(shù)量為996根，碼頭泊位樁基采用直徑1.2m的混凝土大管樁，前沿2根直樁，中后沿4根對(duì)叉斜樁（5:1斜度）。

連云港地區(qū)為典型的淤泥質(zhì)海岸，地質(zhì)條件復(fù)雜，土層類型、層高分布經(jīng)常存在較大差異，根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告以及我公司施工經(jīng)驗(yàn)，部分區(qū)域存在沉樁困難，無法達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。受地質(zhì)條件復(fù)雜多變的影響，部分區(qū)域樁基存在普遍超高，局部超高達(dá)8米，樁基分布密集，截除樁頭重量達(dá)10t。海上截樁一般多采用卡箍式切樁機(jī)，如圖1所示，在樁頂反吊作業(yè)平臺(tái)，單次截樁高度一般不超過3米，平臺(tái)周轉(zhuǎn)次數(shù)多。

圖1 卡箍式切樁機(jī)截樁圖

為提高截樁效率，降低多次截樁帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)，改進(jìn)截除長、重超高斜樁施工工藝的成為項(xiàng)目質(zhì)量安全控制的重要環(huán)節(jié)，我們考慮引入繩鋸法切割混凝土的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)超高樁的一次截除。

2.設(shè)備選擇

繩鋸系統(tǒng)一般由繩鋸驅(qū)動(dòng)、飛輪、導(dǎo)向輪和金剛石串珠繩鏈條組成，按照驅(qū)動(dòng)方式可分為電動(dòng)式和液壓式兩種，與液壓式相比，電動(dòng)繩鋸具有以下優(yōu)點(diǎn)：鋸頭較重，可以不需要打內(nèi)爆螺絲；成本低，單臺(tái)價(jià)格一般為幾萬元左右；免去了液壓系統(tǒng)，無需大量冷卻水來對(duì)液壓泵站油溫進(jìn)行冷卻。

結(jié)合海上現(xiàn)場施工條件，項(xiàng)目部綜合選用了電動(dòng)式繩鋸機(jī)，常用的電動(dòng)繩鋸機(jī)驅(qū)動(dòng)功率為15kw～22kw，主軸輸出鉆速為970r/min，繩子最大線速度可達(dá)25.5m/s，接線要求為10平方三相五線。

3.工藝介紹

3.1 工藝流程圖（見圖2）

圖2 施工工藝流程圖

3.2 截樁施工工藝

（1）總體施工安排：由于樁基密集，為使截樁空間最大化，防止碰樁，施工總體順序從碼頭后沿向前沿依次進(jìn)行截樁，見圖3。

圖3 截樁方向示意圖

（2）測量放線：測量人員采用全站儀在樁身測放出截樁標(biāo)高，并用三角形箭頭標(biāo)識(shí)。施工人員按照設(shè)計(jì)標(biāo)高位置線采用水平尺沿樁周圈彈出墨線，現(xiàn)場測量員、施工員要復(fù)核檢查截樁的標(biāo)高，確保截樁標(biāo)高正確。測量放設(shè)標(biāo)高標(biāo)識(shí)點(diǎn)往上10cm為截樁位置，以保護(hù)截樁邊口和復(fù)核檢查截樁的標(biāo)高。

（3）捆綁吊繩：施工作業(yè)人員在吊籃上按照吊點(diǎn)位置捆樁繩捆好樁，吊點(diǎn)位于截樁段中心偏上約1/3位置。捆樁繩采用鋼絲繩，按照截樁最大重量配備鋼絲繩，鋼絲繩纏繞不少于兩道，生扣位置須位于樁身仰面正上方中線位置，避免吊樁出現(xiàn)翻身現(xiàn)象，如圖4。

圖4 吊點(diǎn)設(shè)置圖

捆樁完成后，起重船下落吊鉤，將起重船吊繩與捆樁鋼絲繩繩套勾接，然后起重船吊鉤緩慢上升，使吊繩處于略微受力、收緊狀態(tài)，并觀察捆樁用鋼絲繩是否出現(xiàn)松動(dòng)或滑動(dòng)，必要時(shí)可在鋼絲繩與樁間增加土工布等增大摩擦力。

（4）安裝繩鋸系統(tǒng)截樁：繩鋸機(jī)布置在施工輔助船上，施工人員將繩鋸鏈條環(huán)繞管樁，通過多向?qū)蜉喯到y(tǒng)與主機(jī)驅(qū)動(dòng)飛輪連接，安裝固定繩鋸主腳架及輔助腳架導(dǎo)向輪，水平向?qū)蜉啞㈡湕l與待切割面處于同一個(gè)平面內(nèi)，繩鋸鏈條與管樁摩擦收緊，實(shí)現(xiàn)管樁的切割，見圖5。

圖5 繩鋸系統(tǒng)安裝圖

繩鋸系統(tǒng)安裝完成后，開啟電機(jī)驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)主動(dòng)輪高速旋轉(zhuǎn)，使張緊的金剛石鏈條做循環(huán)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)切向運(yùn)動(dòng)，對(duì)混凝土管樁進(jìn)行切割，工作過程中不斷加水保持切割縫潤滑。

截樁時(shí)，操作人員不得直接面對(duì)繩鋸切割方向進(jìn)行操作，周圍人員站到安全位置后方可啟動(dòng)繩鋸機(jī)。為確保安全，無論手動(dòng)及自動(dòng)切割，不允許操作人員離開設(shè)備，切割即將完成時(shí)應(yīng)轉(zhuǎn)到人工控制，逐漸減低行走速度。

切割斜樁時(shí)，樁頭重心位于樁身傾斜一側(cè)，切割方向?yàn)樾睒兜牡蛡?cè)向高側(cè)，嚴(yán)禁反向使用（見圖6），杜絕切割過程中發(fā)生因樁身重量過大，樁身自重拉斷混凝土，導(dǎo)致樁身撅斷的風(fēng)險(xiǎn)。

圖6 斜樁繩鋸法切割方向圖

（5）起重船吊樁頭：當(dāng)樁身切割剩余3cm時(shí)，立即停止切割，操作人員用對(duì)講機(jī)向起重指揮進(jìn)行匯報(bào)，切割人員離開作業(yè)平臺(tái)。起重操作人員將起重吊臂向樁倒伏側(cè)相反的方向稍微移動(dòng)，并向上收吊鉤，使樁頭與樁身最后連接處斷裂。吊起時(shí)需要事先觀察好樁頭狀態(tài)，使樁頭接近豎直的狀態(tài)，以避免產(chǎn)生大的擺動(dòng)，樁頭狀態(tài)穩(wěn)定后，方可將樁頭吊起（見圖7）。

圖7 樁頭起吊示意圖

4.結(jié)語

利用繩鋸系統(tǒng)截除超高樁的施工方法在連云港徐圩港區(qū)某碼頭中已得到了很好的應(yīng)用，與傳統(tǒng)截樁方法相比，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）一次截樁到位，施工作業(yè)效率高。卡箍式切樁法一般截樁高度為2～3m，超高較多時(shí)，需要多次截樁，施工效率低，而繩鋸系統(tǒng)安裝簡單，鏈條、導(dǎo)向輪重量輕，人工操作方便，可實(shí)現(xiàn)一次截除到位。

（2）施工安全性高。采用繩鋸切割法，具有無需掛設(shè)操作平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)，施工人員均位于輔助船舶上，有效的避免了施工人員海上高空作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)，施工人員在樁頭起吊時(shí)均處于起吊范圍之外的安全位置，具有更高的安全空間。

該工藝成熟可靠，具有很高的應(yīng)用價(jià)值和推廣空間，特別適用于超長超高樁的截樁施工。