水下切割组合桩桩头施工方案

中交四航局新会基地5000吨级码头工程滑道Φ1000组合桩水下切割桩头施工方案编制：审核：审批：中交四航局第二工程有限公司新会基地工程项目经理部2008年10月4日滑道φ1000组合桩水下切割桩头施工方案一、工程概况：本工程滑道部分桩基采用φ1000组合桩，共分为24个排架，每个排架设13根直桩，桩总数量为312根，设计桩顶标高为：-2.48m～-10.74m按1：8坡度成阶梯形控制（具体详见附图：滑道组合桩设计桩顶标高断面图）。φ1000mm组合桩结构由下端的PHC桩(AB型)和上端的钢管桩(L=2m)组成，PHC桩与钢管桩之间焊接连接，2m钢管桩内壁横向设有２道宽为200mm，厚δ18mm加强箍，与PHC桩连接端在内壁设置22道加强肋板，厚δ18mm，长度为500mm和800mm，按22等分交错分布焊接，所有钢板材质为Q345型（具体详见附图：滑道φ1000组合桩结构图）。由于滑道组合桩沉桩要求以贯入度控制为主，标高作为校核，故必须对高出设计标高部分桩进行水下切割。切割类型有：第一，高出设计标高2m以内桩，进行水下钢管切割；第二，高出2m以上桩，进行水下PHC桩切割。根据沉桩情况，共有7根桩要进行水下PHC桩切割，其他砾砂强风化花岗岩中风化花岗岩微风化花岗岩全风化花岗岩中砂淤泥钢桩靴强风化花岗岩中风化花岗岩微风化花岗岩砾砂淤泥粗砂粉砂粉质粘土淤泥粉砂砾砂强风化花岗岩中风化花岗岩微风化花岗岩粗砂淤泥粉质粘土粉砂粗砂砾砂强风化花岗岩中风化花岗岩微风化花岗岩?600管桩?600管桩(三桩)?1000组合桩(PHC桩+钢管桩)?1000组合桩(PHC桩+钢管桩)?1000组合桩(PHC桩+钢管桩)?1000组合桩(PHC桩+钢管桩)?1000组合桩(PHC桩+钢管桩)?1000组合桩(PHC桩+钢管桩)?1000组合桩(PHC桩+钢管桩)?1000组合桩(PHC桩+钢管桩)?1000组合桩(PHC桩+钢管桩)?1000组合桩(PHC桩+钢管桩)?1000组合桩(PHC桩+钢管桩)?1000组合桩(PHC桩+钢管桩)?1000组合桩(PHC桩+钢管桩)钢管桩（壁厚20mm）钢管桩(壁厚20mm)2.18设计高水位1.20工作水位-1.04设计低水位滑道组合桩设计桩顶标高断面图为水下钢管桩切割。二、水下切割桩头施工工艺流程水下切割施工工艺流程见框图：三、水下切割施工方法滑道φ1000组合桩水上沉桩完成后，对高出设计桩顶标高部分的钢管和PHC桩桩头割除采用水下切割方案，水下钢管切割采取水下氧一弧切割法和水下PHC桩切割采取水下机械切割法，水下桩头切割施工作业由专业施工队进行施工，具体施工方法如下：1．水下钢管桩切割对高出设计桩顶标高部分的钢管桩桩头的处理将选用水下氧一弧切割法进行水下切割钢管桩。（1）水下氧一弧切割法的原理水下氧一弧切割与其他水下切割，如水下热切割、水下机械切割、水下爆破切割中的任何一种切割方法一样，都是通过使用其能源的作用达到水下切割的目的。水下氧一弧切割，按使用的能源系水下热切割类。施工准备工作工作船GPS定位测量桩顶标高安放切割线导箍吊起桩头进行水下切割PHC桩切割准备钢管桩切割准备安装操作平台安放水下切割平台安放切割定位箍安装导向轮装置安装切割机装置水下氧一弧切割工作原理：就是利用水下电弧产生的高温和氧气同被切割金属元素产生的化学反应热，加热和熔化被切割金属并借助氧气流的冲力将切割缝中的熔融金属及氧化熔渣吹除，从而形成割缝的。随着水下电弧的不断移动和氧气的不断供给获得所需要的切割长度，达到切断被割金属材料的目的。（2）水下氧一弧切割设备和器材水下电氧切割的设备和器材有：切割电源，切割电缆，切割炬，断电控制器（单向单掷闸刀开关），氧气瓶，氧气调压表、氧气管、切割条等。为了保证潜水员的安全，水下电氧切割条将用大功率直流焊机，通常使用电流400-500安培，电缆截面积为70mm2-90mm2。直流焊机为2x5-630可控硅整流弧焊机，流机额定输入容量大于50kw，额定输出电流630安培，额定输出电压44伏，，切割条选用相应的产品。切割炬断电控制器选用我国自行设计制造的SG-Ⅲ型水下氧弧切割刀，水下重量为0.25kg，切割刀头部构件与被切割金属接触时自动端弧，以防止烧坏切割刀头部。切割刀装有回火装置可防止炽热的熔渣堵塞气路烧毁氧气阀。切割刀带电部分包敷绝缘橡胶材料，当通过切割氧气阀氧气压差0.6mpa时其传气流量大于1000/min，水下切割氧气水深10m时氧气压为0.65-0.8mpa。单向单掷闸刀，为防止触电确保潜水员安全，在电焊机接到切割刀的电缆上装有闸刀开关，潜水员水下将要摸切割条时或停止工作时，用闸刀开关切断电压，闸刀的开关由水下作业潜水员指挥，水面专人负责。水下切割条是一种无缝钢管外涂压药条皮，外部涂有防水漆，防止药皮吸水受潮，涂料中存在易电离的成分起稳定电弧作用。涂料在燃烧时，产生大量气炮，使钢管切割电极与水分离，涂料燃烧速度比钢管熔化的速度慢，在端部形成套筒，水下切割时，钢管切割电极能与工件接触的情况下进行，切割前将每根割条进行检查，保证接触良好，否则，将影响切割效果及烧坏切割刀，操作顺序为先开氧气后引弧并以先断弧后关氧气。（3）水下氧一弧切割的接线方法水下进行氧一弧切割操作前，接好氧一弧切割电路和气路是最重要的水面准备工作之一。首先将氧气减压器接于氧气瓶上，并将氧气胶管的一头接于减压器上，另一头接于切割炬上。然后，将切割电缆接于电源的一极，经过断电控制器接至切割炬，电源的另一极直接用切割电缆接于被割金属材料上。水下氧一弧切割一般采用直流正接法，即切割条接负极，被割工件接正极。水下氧一弧切割电路和气路的接线方法多采用水面部分和水下部分串接的方法。水下切割电源、断电控制器或闸刀开关、氧气瓶和减压器置于水面设施上，切割电缆、氧气胶管一部分在水面，一部分在水下。水下氧一弧切割电路和气路的接线方法具体如下示意图所：水下氧一弧切割电路和气路的接线方法示意图水下氧一弧切割电路和气路的接线方法示意图钢管桩桩头减压表氧气管SGⅢ水下切割刀电缆线单启式控制开关负极接头ZX5--630可控硅整流弧焊机水下专用切割条正极接头水面（4）水下切割钢管桩施工工序①潜水工作船定位采用GPS定位系统按桩位布置情况定出排架位，并测定出每根桩的平面位置。详见附图（潜水工作船平面布置图）②潜水员水下检查桩位情况，应仔细了解组合桩周围的环境情况，如桩内和桩外有杂物或淤泥，需进行清理和清淤处理。③实测桩顶标高后，水下安装切割标高定位箍，测量员观测标高，由潜水员进行水下调节调校螺栓，拧动调校螺栓调节到所需标高位置，将六个螺栓全调节到要求标高位置。④安放切割线导箍，测量进行复测切割线导圈顶标高，保证切割线准确无误。⑤安放工作平台架后，开始进行水下切割钢管桩，对桩内有加肋板的桩头，先在桩外进行钢管桩切割，留住10cm长度不切割，再到桩内将加强助板割除，最后将留刀处割除（具体施工详见图：水下切割工序示意图）。⑥钢管桩切割后折除工作平台架，将桩头推倒至泥面，采用卷扬机将桩头拉倒在泥面上，再将桩头吊出水面。⑦进行复测桩顶标高和桩位中心坐标，并保存好测量数据记录，以备下一步施工工序进行（具体施工详见图：组合桩水下测量示意图）。（5）水下切割操作程序及技术切割潜水员携带切割炬下潜至切割桩的工作平台架，切割条放入特制的小口袋中，系在潜水员身上要稳妥使用方便的部位。进行水下切割作业，切割潜水员一手握切割炬，另一手持割条，将割条装入切割炬钳口内，拧紧固定，然后将切割条置于切割点上。切割时，为不使割条内孔堵塞，必须在通知供电同时开启氧气，引弧进行切割。当更换割条或停止切割时，应先通知断电后，再关氧气。当切割作业人员交替时，必须切断电源，切割炬应妥善放在割缝附近，不可随意搁置，本施工区域水质比较混水，在切割时要特别注意。在切割操作时，割条一般不做摆动，也不进行运条，只沿切割线进行运作。当割条燃烧到相距切割炬钳口为35毫米剩余长度时，应停止切割，并更换新割条，以防烧损切割炬及造成更换切割条的困难。（6）水中判断割缝的方法由于本施工区域水质浑浊无能见度，切割潜水员不能观察切割火焰和熔渣流动方向，只能凭潜水员的感觉和经验进行判断。当被割工件或结构没有割穿时，切割炬由于氧气的冲力而有跳动现象；当已割穿，支承在切割点上的割条有下陷现象，且切割炬的跳动减轻，自感切割畅快。对已完成的割缝，可利用“间隙片”或较硬质细状物插入割缝中，沿割缝进行检查，如通行无阻，则表明已全部割透。反之，则表明有未割透的地方，应进行补割。在切割过程中自感没有割透的部位，也应补割，这样可减少后续的检查和补割工作量。2.水下PHC桩桩头切割（1）施工方法在待切割的PHC桩内安装一个支架作为施工平台，支架与桩顶钢管连接固定。在整个切割过程中，待切割装由起重船吊住。具体操作如下：①由潜水工作船用GPS定位系统先定好位置，潜水员水下检查桩位情况，应仔细了解组合桩周围的环境情况，如桩内和桩外有杂物或淤泥，需进行清理和清淤处理。②测量实测桩顶标高后，在潜水员配合下定好切割位置，安放操作平台架。③潜水员根据切割位置在桩身上安装好金刚石绳导向轮装置，然后在操作平台装上切割机头。④将桩头切割断后，先拆除切割机器和金刚石绳导向轮装置，在用吊装船把切割的桩头吊出水面。⑤进行复测桩顶标高和桩位中心坐标，并保存好测量数据记录，以备下一步施工工序进行。四、主要机械设备配置主要机械设备配置表序号设备名称型号规格单位数量备注1工作船（带起重）78t艘1配合潜水作业2工作船80t艘1配合吊运桩头3交通船15t艘14发电机8kw台1发电机5发电机250kw台1发电机6空压机组台37轻潜水装具TZ－300型套38空气重潜水装具套29卷扬机组台2吊桩头10高压水泵台1桩内清淤11抽水泵台1桩内清淤12直流焊机（可控硅整流弧焊机）2x5-630台2切割钢管桩13金刚石绳锯机台1切割PHC桩五、工期安排水下切割桩头处理施工计划从2008年10月6日开始，至2008年12月20日完成。六、质量保证措施水下切割要求认真操作，切割平整，不得超出切割导线圈。潜水作业为配合作业，在潜水作业过程中，按照潜水作业要点及安全操作规程进行潜水作业，如实向水上报告实际情况，由水上技术人员进行指挥，达到要求的质量标准后，即完成该工程的潜水配合作业。七、安全环保保证措施（1）施工船舶必须取得船检部门的有效适航证书，各类安全设施配备齐全，船机性能保持良好。（2）船舶进场前，先和相关部门落实防台锚地，当受到台风袭击本区域警报时，及早组织安排拖船防台避风工作。（3）施工船舶缆绳及机械设备经常检查，发现隐患及时处理，严格按海事局核批的施工水域抛锚，按规定悬挂标志，防止其它船舶碰撞。（4）船上人员不得把生活垃圾倒进海里，必须装好送到岸上的指定垃圾收集点。（5）在水下进行切割作业时，作业中的安全操作是十分重要的。必须强调安全操作，掌握安全操作技术：①.水下切割作业前，应当认真调查作业区域的环境，作业人员应熟悉被割结构的状况和有关的安全操作规程。②.水下进行切割作业应做好充分的作业准备，接好切割的电路和气路，清除作业区域内可能危及作业安全的障碍物和各种易爆物品。③.水下进行切割作业，在任何情况下都禁止利用船体、锚缆或海水作为接地线，接地线必须使用具有足够导电截面积的软电缆，直接同钢管桩连接，并且必须连接牢固。④.水下进行切割作业必须在水面控制人员与水下作业人员之间有通讯装置，并规定统一的联络及应急用语和信号。⑤.水下进行切割作业，应设置作业平台或工作架，不允许潜水员在悬浮状态下进行工程切割。⑥.水下作业人员应随时警惕水下挤压伤。进行切割时，钢管桩割断前应留有足够的避让位置，使自己处于最安全可靠的位置后，才进行最后割断工作，防止压伤自身和损伤佩戴的装备。⑦.水下进行切割作业时，禁止将切割炬触及自身或其他的作业人员身体的任何部位，特别不要触及金属头盔，防止意外事故；应采取可靠的安全措施后，方可作业。（6）电源开关要放置在电话员近旁，如不需用电或有紧急情况，潜水员通知电话员迅速切