摘要：明挖沉管隧道工程建设中，岸上段端头基坑位于岸上段与水中段对接处，主要作用是提供岸上段主体结施工的场地及岸上段主体结与沉管管段对接作业空间。端头基坑围护结成主要由护壁围护结构及端头临水止水围护结构组成，当岸上段主体结构完成后将临时止水围护结构拆除，让水中段沉管进入与岸上段主体结构对接。本文主要根据目前临时止水围护结构主要采用低强度塑性素混凝土（强度宜不高于C15、抗渗等级P8）连续墙+钢管排桩的组合体系，结合实际案例讨论一下临时止水围护结构的拆除工艺及思路。
关键词：沉管隧道；素混凝土墙；钢管桩；施工工艺
1工程概况
项目概况如下：端头基坑开挖深度约22m，临水面临时止水围护结构宽约55m，端头临时止水围结构为低强度塑性素混凝土连续墙+钢管排桩的组合体系，钢管桩直径1250mm、厚25mm、共39根，素混凝土连续墙厚0.8m、采用低于C15的塑性水下混凝土、抗渗等级P8。基坑内采用回填砂的方法置换支撑体系，基坑外侧为人工堤防和河床。
2 拆除难点分析
2.1钢管桩底部与钢筋混凝土灌注桩连接，钢管桩切割面位置有混凝土浮浆和泥浆沉渣，须进行清除。
2.2 素混凝土连续墙外侧基槽为人工堤防及河床与墙身紧密相连给素混凝土墙拆除造成了一定的困难。素混凝土墙的拆除必须与外侧基槽开挖同步挖除，并结合内侧基坑回填砂的挖除施工，相互配合逐层挖除，控制内外侧压平衡。
2.3素混凝土连续墙内侧为钢管桩，根据实际施工情况，墙身已将一半以上钢管桩外壁立面紧紧包裹住，墙身破除时必须确保钢管桩外没有混凝土粘连，特别是钢管桩切割面位置，否则会影响钢管桩的切割质量。
2.4 钢管桩切割后会受到水面波浪影响而发生倾覆，影响切割质量和水下作业人员的安全，必须在水下切割前做好临时固定措施，使管身在切割后仍能保持稳定。
3 拆除施工工艺讨论分析
3.1拆除工作前的基本要求
（1）应将止素砼水墙围堰内的支撑梁全部拆除并根据素砼止水拆除分层情况分层清砂，这样可以保证在拆除混凝土墙时，止水墙内外保持水压平衡；
（2）素砼止水墙围堰上部的混凝土墙应全部拆除完毕；
(3）素砼止水墙的拆除应与墙外基槽（包括人工堤部分）清除配合进行，先清理部分基槽（包括人工堤部分）再拆除部分素砼止水墙，交替进行的方式进行。止水墙的拆除也与墙内抽沙同步进行；
（4）如果采用爆破拆除方式的应做好爆破冲击对周围结构物的安全校核计算。
3.2拆除工作总工作流程
在内支撑梁拆除并完成墙内填砂后进入拆除工作流程：
钢管桩内沉碴和混凝土浮浆清除—→ 素砼止水墙的拆除（与墙内抽沙同步）—→钢管桩的切割及吊装。
3.3钢管桩内沉碴和混凝土浮浆清除
钢管桩内渣土清除宜在素混凝土止水墙拆除之前且完成回填砂后进行，素混凝土止水墙未拆除有利于使基坑内不被水浸泡，利用回填砂面做为施工机械作业平台。考虑到须清除混凝土浮浆存在较高的强度及更好清除管壁粘连的混凝土，建议采用冲锤钻机进行清除施工，主要采取冲锤加泥浆循环的方式进行。清除工作考虑以下几个方面：
（1）在钢管桩内侧沙土地基上布设冲锤钻机，根据场地条件和工期要求，合理布置桩机数量和排列方式；
（2）桩锤选用，根椐管桩内径选定合适桩锤，一般桩锤直径选用比管桩内径小15~20cm较为合适。桩锤直径过大容易破坏桩的管壁，造成穿孔；桩锤直径过小不利于管壁粘连混凝的清除效果；另外还应实际考虑钢管内径加工质量是否规范。例如管桩内径为1.2m，锤直径宜选用1m。
（3）利用冲锤钻机对钢管桩内的泥土混凝土进行冲钻，每根桩冲钻过程都必须做好垂直度和标高测量控制工作，管内清除深度宜低于切割面以下60~80cm，为水下切割工作预留工作空间，但不宜低于切割面太多，不利于切割作业，且有可能会锤穿管底。一般钢管桩和钢筋混凝土基础桩搭接长度为2m。
（4）利用泥浆循环方式将管内渣土抽出至专设的泥浆池内沉淀，并加水稀释，结合人工水下清理，直至全部渣土排出，有条件可将管内泥浆全部抽出。检查切割部位没有混凝土粘连后，重新注入清水。
（5）对完成管内清理工作的管口必须进行保护，可采用钢板进行覆盖并固定，避免泥浆杂物进入管内。
4 素混凝土止水墙破除
钢管桩内的浮浆清除完成后进行素混凝土止水墙水下破除工序，水下素混凝土止水墙的破除目前通用的方式有：利用水下炮头的机械破除方式和水下爆破的破除方式。
4.1 由于目前常规的水下炮机的作业深度限制，一般适用破除深度在14m以内的宜采用水下炮头的机械破除方式；
4.2 破除深度在14m以上的可采用水下爆破的方式进行破除，水下爆破分为：分层钻孔分层爆破和一次钻孔一次爆破的等方式。
分层钻孔分层爆破适用于墙身宽度小、墙身垂直度差、一次性钻孔垂直度难以控制、周围结构对爆破震动波影响有较高要求的水下墙身结构。
一次钻孔一次爆破适用于墙身垂直度较好、墙身宽度及破除深度有条件一次性钻孔、周围结构对爆破震动波影响相对不高的水下墙身结构。
4.3 结合本案例情况讨论一下水下混凝土止水墙的破除工艺和注意事项：
本案例水下混凝土止水墙采用冲锤钻机进行成槽，墙身垂直度较好。墙身宽度为0.8m、破除深度约22m，采用自动化成孔机械钻孔垂直度可达1%，可以采用一次成孔；最近结构物的直线约35m，有条件进行一次爆破作业。
a、爆破孔的布置：理论上素混凝土连续墙与钢管桩是有间隙的，根据水下止水连续墙的成墙实际情况，墙与桩之间的间隙基本上被灌注墙身的混凝所填充，与墙身形成同一墙体。在墙身靠近钢管桩一侧则呈反扇形，紧紧包裹钢管桩。必须根据墙身的实际形态均匀布置爆破孔，以爆破孔b为主爆破孔对墙体进行破碎，以爆破孔a为副爆破孔以达到更好的爆破效果减少桩身外壁的混凝土粘连。（见爆破孔布置图）
b、爆破孔的成孔控制：采用自动化成孔机械钻孔，严格控制成孔的垂直度，做好钻孔记录，为爆破工作提供参考数据，并由专人负责。
c、爆破炸药量的使用：根据爆破物的强度、炮孔的间距、炮孔深度及爆破冲击波对周围结构物的影响要求进行安全校核计算，计算炸药的使用量，副孔药量相对比主孔的药量少。
d、爆破的顺序：起爆体按实际炮孔深度逐一制作，制作完毕后将起爆体放入炮口内，根据本素墙端头拆除的特点，为了减少爆破震动、冲击波对封门结构的影响，不分主孔、副孔延时采用自中部往两侧延时逐一起爆的爆破网路，然后进行水下爆破。
5 素砼止水墙爆破后的挖除工作与墙身内外基坑、基槽开挖配合
素混凝土止水墙的拆除必须与外侧基槽开挖同步挖除，止水墙外侧基槽为人工堤防与河床，所以一般在外侧基槽开挖时同步挖除，如果河床地质为岩石层则需先进行分层爆破分层挖除。同时结合止水墙内侧（即钢管桩内侧）基坑回填砂的挖除施工，相互配合逐层挖除，控制内外侧压平衡。
5.1 在内侧基坑回填砂挖除之前先对钢管桩做固定处理措施，在钢管桩两侧采用20a槽钢（根椐钢管桩规格不同选用不同规格的槽钢）将相邻钢管串联在一起，使钢管在切断后不波浪潮涌影响而发生倾覆。并在钢管桩靠基坑内侧搭设作业平台，用于水下切割作业平台及临时作业通道。
5.2 外侧基槽（含爆破后止水墙）采用抓斗船进行分层挖除，装船外运。每层宜深度宜为4~5m。
5.3 内侧基坑回填砂宜采用抓斗船配合胶吸泵（抽砂泵）进行分层挖除，每层挖除深度与外侧基槽挖除深度同步。
钢管桩内外逐层挖除，循环进行，直至设计要求的开挖面。
5.4 完成开挖后由潜水员下水检查水下爆破效果，钢管桩外壁是否还存混凝土粘连，特别是钢管切割位置。如果存在混凝土粘连可利用小型冲锤震动分离混凝土与钢管桩或进行补炸并清除，为钢管桩的水下切割创造更有利条件。
6 钢管桩水下切割和吊除
钢管桩的水下切割和移除工作，在钢管桩内外的回填砂、素砼止水墙完全拆除，钢管桩内渣土浮浆全部清除和钢管桩做好固定处理后进行。主要方式潜水员在钢管桩内沿钢管周长进行水平切割，切割方式采用水下电氧切割法。具体作业为利用直流焊机及水下割条由潜水员人工手持割除，水下切割除作业时均需在钢管桩顶部焊接吊钩，并利用临时固定钢管桩使其保持稳定，不受水面波涌的影响。切割流程是从中间开始切割，向基坑两侧的顺序进行切割，每切割一根马上吊离一根。具体作业程序如下：
6.1水下切割准备工作：
a）潜水装备，水下切割装备准备；
b）利用小型船舶搭建潜水作业平台，该平台搭建两个，即两个工作面同时潜水作业；
c）80t 水上起吊设备准备，300t 驳船准备；
6.2潜水员再次对每根钢管桩所需切割部位的内部和外部进行检查和清理，发现有粘连的混凝土块，应及时清除；
6.3对每根钢管桩上部焊接吊装用吊耳，吊耳强度应满足吊装每根钢管桩的要求；
6.4与上述同步的是：水下切割前应对钢管桩与钢管桩之间进行临时加固措施进行检查，以防止钢管桩切割完毕后受江面波涌的影响而发生倾覆；
6.5设两套水下切割作业面，同时对两根钢管桩进行水下切割作业；
6.6根据钢管的规格、潜水深度和切割难度，合理安排潜水员水下切割作业，如本案钢管桩壁厚达25mm且水深达22米，根据正常的估计每根钢管桩，两名潜水员交替进行水下切割作业。即一名潜水切割至一半工作量后，另一名潜水员再下水对同一根钢管桩另一半进行水下切割。
6.7考虑到江面波涌会对钢管桩产生影响，为安全起见每切割一根钢桩马上吊移除一根钢管；利用吊装船将钢管吊装移位至附近岸边指定场地安全堆放。
7 结束语
整个拆除工作完成后，必须由潜水员进行水下摸查，并结合河床硬扫的方式检查拆除部位和高程确保满足设计要求
参考文献：
[1]马旭，张怡戈，程琪.港珠澳大桥围护结构宽榫槽止水施工工艺[J].中国港湾建设，2015，（11）：110-112
论文作者:陈海涛
论文发表刊物:《基层建设》2017年5期
论文发表时间:2017/6/22
标签：钢管论文; 水下论文; 混凝土论文; 作业论文; 基坑论文; 结构论文; 钻孔论文; 《基层建设》2017年5期论文;