水下切割组合桩桩头施工方案

一、工程概括

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。φ1000mm组合桩结构由下端的PHC桩（AB型）和上端的钢管文章详细：*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。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，其他为水下钢管桩切割。

二、水下切割施工工艺流程→施工准备工作→工作船GPS定位→钢管桩切割准备→PHC桩切割准备→测量桩顶标高→安装操作平台→安装切割线导箍→安装切割定位箍→安装导向轮装置→安装水下切割平台→安装切割机装备→进行水下切割→起吊桩头。

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。

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。

（3）水下氧一弧切割的接线方法： 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。

四、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。

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。

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。

五、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。
六、水中判断割缝的方法

1.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。

七、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。

原创作者：江苏海龙水下工程有限公司