水下圍堰拆除切割需要確定水下圍堰的常見類型,比如鋼板樁圍堰、鋼套箱圍堰、混凝土圍堰,不同類型的拆除方法可能不同。然后,技術選型方面,要分切割技術和拆除方法,比如機械切割、爆破、液壓破碎等。還要考慮施工流程,前期準備包括勘察、方案設計,然后是拆除作業,比如定位、切割、吊運,最后是環保和安全措施。
用戶可能需要詳細的技術分類,比如不同圍堰類型適用的切割方法,比如鋼板樁可能用液壓切割,混凝土圍堰可能用繩鋸或爆破。還要注意施工中的關鍵點,比如水下支撐結構的處理,防止坍塌,以及如何處理拆除后的廢料,環保方面的要求,比如懸浮物控制,噪音控制等。
另外,用戶之前的問題中提到了安全和環保的重要性,所以這里也要強調潛水員安全、設備安全,以及環保措施,比如廢棄物處理,生態保護。可能還需要提到一些案例或技術趨勢,比如智能化設備的應用,比如 ROV 機器人,或者數字化監測技術,提高施工效率和安全性。
需要結構清晰,分點論述,技術選型、施工流程、安全環保、案例分析等部分,確保覆蓋用戶可能關心的各個方面,同時結合之前的回答風格,使用專業術語但保持易懂,提供具體的技術參數和適用場景,幫助用戶全面了解水下圍堰拆除切割的要點。
水下圍堰拆除切割是水利工程、港口碼頭、橋梁基礎施工中的關鍵環節,主要針對施工完成后遺留的水下鋼圍堰、混凝土圍堰等結構進行安全拆除。由于圍堰通常位于復雜水下環境(如深水、高流速、近岸復雜地形),且可能與樁基、承臺等結構相連,需結合圍堰類型、材質、受力狀態及環保要求制定專項方案。以下從技術分類、施工要點、安全環保及工程案例展開詳細分析:
一、水下圍堰分類及適用拆除技術
1. 鋼圍堰(鋼板樁圍堰、鋼套箱圍堰)
結構特點:由鋼板、型鋼焊接或栓接而成,壁厚 10-30mm,常見于深水橋梁承臺施工(如港珠澳大橋承臺圍堰)。
適用技術:
液壓切割 + 爆破聯合法:
對鋼板樁圍堰,先用液壓振動錘松動樁體,再用液壓剪或金剛石繩鋸切割鎖口連接,單塊拆除;對鋼套箱圍堰,采用 “分區切割、分塊吊運”,切割設備選用液壓圓盤鋸(切割速度 1-1.5m/min)或 ROV 搭載的高頻振動切割刀。
案例:武漢楊泗港長江大橋鋼圍堰拆除,采用液壓切割將 30mm 厚鋼板分 8 塊切割,單塊重量控制在 50 噸以內,配合浮吊精準吊運。
2. 混凝土圍堰(重力式、裝配式)
結構特點:鋼筋混凝土結構,厚度 0.8-2.0m,常用于水庫、水電站截流工程(如三峽工程二期圍堰)。
適用技術:
金剛石繩鋸分層切割:
先鉆孔植入膨脹螺栓固定繩鋸導向輪,通過 30-50kN 張力的金剛石串珠繩切割(切割速度 0.2-0.3m/h),對大體積混凝土塊預裂成 1-3m3 小塊,避免整體墜落。
水下爆破破碎:
對無需保留的圍堰,采用鉆孔爆破(孔徑 70-100mm,裝藥密度 0.8-1.2kg/m3),爆破前安裝水下沖擊波緩沖裝置(如橡膠氣囊),控制振動速度≤1.5cm/s(保護相鄰結構)。
3. 組合式圍堰(鋼 - 混凝土混合結構)
技術要點:先切割分離鋼結構(如支撐桁架),再采用繩鋸或液壓破碎錘處理混凝土部分,注意界面連接部位的應力釋放(如先拆除鋼支撐,再切割混凝土墻體)。
二、施工流程與關鍵工藝
1. 前期準備(核心環節)
三維掃描與應力分析:
用多波束聲吶 + 側掃聲吶構建圍堰三維模型,標注焊縫、螺栓連接點、配筋分布(如混凝土圍堰需探地雷達檢測鋼筋密度)。
基于 ANSYS 模擬拆除過程中的結構應力變化,確定切割順序(原則:先支撐結構,后主體結構;先上部結構,后水下部分)。
案例:深中通道鋼圍堰拆除前,通過 BIM 模型預演切割順序,減少應力集中導致的結構變形風險。
設備定制與潛水系統:
針對鋼圍堰鎖口結構,定制 “L 型液壓切割頭”(旋轉角度 ±90°),適配狹窄空間作業;混凝土圍堰切割需配備水下導向架(精度 ±5mm)。
潛水支持系統:配備飽和潛水鐘(適用水深≥60m)、水下通訊聲吶(信號傳輸距離≥200m),潛水員攜帶應急浮力裝置(浮力≥150kg)。
2. 拆除作業實施(分階段控制)
步驟 1:支撐體系解除
對鋼圍堰,先拆除頂部鋼支撐(螺栓切割用液壓扭矩扳手),再切割水平聯系梁(從中間向兩端對稱切割,避免偏載)。
對混凝土圍堰,先鑿除頂部混凝土保護層,暴露主筋后用液壓剪切斷鋼筋(切割力≥500kN),釋放結構應力。
步驟 2:主體結構切割
鋼圍堰切割:采用 “環形漸進切割法”,沿切割線先切出引導槽(深度 1/3 板厚),再全厚切割,防止鋸片偏移;切割過程中用磁粉探傷實時檢測切口質量。
混凝土圍堰切割:繩鋸切割時保持勻速(0.3m/min),每切割 50cm 停頓檢查繩鋸張力,避免因混凝土骨料不均導致串珠脫落。
步驟 3:分塊吊運與破碎
切割塊體重量需小于浮吊額定載荷的 80%(如 500 噸浮吊單次吊運≤400 噸),并在塊體上焊接專用吊耳(承載力≥1.5 倍自重)。
混凝土塊體運輸至陸域后,采用液壓破碎錘二次破碎(粒徑≤30cm),鋼構件分類回收(回收率≥95%)。
3. 特殊工況處理
高流速環境(流速≥2.5m/s):
采用 “錨泊定位 + 導流板” 組合,在圍堰上游 50m 設置導流裝置降低流速,潛水員作業時使用水下推進器(速度≤1.5m/s)保持穩定。
淤泥覆蓋圍堰:
先用高壓水槍(壓力≥50MPa)沖淤,露出切割面后,安裝臨時支撐防止淤泥側壓導致圍堰失穩。
三、安全風險與環保控制
1. 安全風險防控
結構坍塌風險:
切割前對圍堰支撐體系進行承載力復核(安全系數≥1.8),每拆除 10% 結構后重新監測位移(允許偏差≤10mm),發現異常立即停止作業并加固。
潛水員安全:
實行 “雙人潛水 + 水面監控” 制度,潛水時間≤60 分鐘 / 次(水深>30m 時≤45 分鐘),配備水下應急避難艙(可容納 2 人,供氣時間≥30 分鐘)。
電氣與液壓安全:
水下設備采用 DC24V 安全電壓,液壓系統設置過載保護閥(壓力超過額定值 10% 時自動卸荷),防止高壓油管爆裂。
2. 環保技術措施
懸浮物控制:
在圍堰周邊設置 3 米高的柔性圍擋(透水性≤20%),并投放高分子絮凝劑(用量 1-2kg/m3),使懸浮物濃度≤80mg/L(優于海水水質二類標準)。
噪音與振動控制:
夜間禁止爆破作業,機械切割設備安裝隔音罩(降噪≥15dB),爆破時采用毫秒延時雷管(間隔時間 50ms),控制單次起爆藥量≤20kg。
廢棄物處理:
切割產生的焊渣、混凝土碎屑通過吸泥船收集(效率 50m3/h),鋼圍堰防腐涂層碎片(含鋅、鋁等成分)需密封運輸至危廢處理廠。
四、工程案例對比分析
工程名稱 圍堰類型 水深 (m) 切割技術 關鍵創新點 工期
港珠澳大橋承臺圍堰 鋼套箱圍堰 45 液壓切割 + ROV 輔助 開發水下磁吸式切割定位裝置,精度 ±3mm 60 天
三峽二期下游圍堰 混凝土圍堰 60 爆破 + 繩鋸聯合 采用 “水壓預裂 + 聚能爆破”,減少飛石影響 90 天
深中通道東人工島圍堰 鋼 - 混凝土混合 30 分區應力釋放切割 BIM 模型指導切割順序,效率提升 40% 50 天
五、技術發展趨勢
智能化裝備升級:
推廣自主導航 ROV 搭載激光三維掃描儀,實現切割路徑自動規劃(誤差≤5mm),如荷蘭 Subsea7 公司的 SMD 切割機器人已實現水深 200m 的精準作業。
綠色拆除技術:
研發二氧化碳相變破碎技術(替代傳統爆破),通過液態 CO?汽化膨脹破碎混凝土,無粉塵、低振動,適用于生態敏感區。
數字化監測體系:
部署水下應變傳感器網絡,實時監測圍堰拆除過程中的結構應力(精度 ±0.5με),結合 AI 算法預測坍塌風險,如某工程應用后事故率降低 70%。
水下圍堰拆除切割需針對不同結構類型(鋼 / 混凝土 / 混合)制定 “檢測 - 切割 - 吊運 - 處理” 全流程方案,核心在于前期結構應力分析、切割順序優化及復雜環境適應性。未來技術發展將聚焦智能化裝備、綠色工藝及數字化監測,在確保安全環保的前提下,進一步提升深水、復雜工況下的拆除效率。施工中需建立多學科協同機制(結構工程師、潛水專家、環保專員聯動),實現技術可行性與風險可控性的最佳平衡。