水下混凝土切割是一項在水下環(huán)境中對混凝土結構進行拆除、改造的特種作業(yè)技術,廣泛應用于橋梁、碼頭、海洋平臺、水下隧道等工程的施工與維護。以下從技術原理、常用方法、應用場景、安全要點等方面對其進行簡要介紹。
一、技術原理與特點
(一)原理
水下混凝土切割通過機械、熱切割或化學方法,破壞混凝土的結構強度,使其按預定要求分離。由于作業(yè)環(huán)境特殊(水下高壓、能見度低、水流干擾等),需結合防水、抗干擾設備及專業(yè)操作技術。
(二)特點
環(huán)境復雜:需應對水壓、水流、水溫及能見度低等挑戰(zhàn),對設備密封性和操作人員技能要求高。
安全風險高:可能面臨觸電、溺水、機械傷害及混凝土碎塊沖擊等風險,需嚴格遵守安全規(guī)范。
精度要求高:常用于精密拆除或改造,需確保切割位置準確,避免對周邊結構造成損傷。
二、常用切割方法
(一)金剛石繩鋸切割法
原理:利用金剛石串珠繩的高速運動磨削切割混凝土,通過液壓驅動裝置實現(xiàn)切割。
優(yōu)點:切割效率高、切口平整、噪音低、對結構振動小,適用于大厚度混凝土切割。
應用:水下橋梁墩柱、碼頭承臺、大型混凝土構件的拆除。
(二)水下等離子切割法
原理:通過高溫等離子弧熔化混凝土中的金屬骨料(如鋼筋),同時沖擊剝離混凝土。
優(yōu)點:切割速度快,尤其適合含鋼筋的混凝土結構。
缺點:能耗較高,切割精度相對較低,可能產(chǎn)生熱變形。
應用:緊急搶險、水下障礙物破除等場景。
(三)水下液壓鋸切割法
原理:利用液壓驅動的鋸片(如金剛石鋸片)直接切割混凝土。
優(yōu)點:設備輕便、操作靈活,適合小范圍或不規(guī)則形狀的切割。
應用:水下管道周邊混凝土破除、小型結構改造。
(四)爆破切割法(需謹慎使用)
原理:通過在混凝土中布置炸藥,利用爆破能量使結構分離。
缺點:可控性差,易對周邊環(huán)境造成振動和污染,需嚴格審批和安全防護。
應用:僅適用于極少數(shù)大型、非精密拆除場景,且需專業(yè)爆破團隊操作。
三、主要應用場景
水下工程拆除:如舊橋梁、碼頭的水下部分拆除,為新建工程騰出空間。
管道與樁基處理:切割水下廢棄管道、樁基或障礙物,保障航道或新工程施工安全。
結構改造與修復:在水下隧道、沉井等結構中切割預留孔、調(diào)整結構尺寸,或對受損部位進行精準拆除修復。
應急搶險:水下事故中快速切割障礙物,如沉船周圍混凝土結構,打通救援通道。
四、關鍵安全與操作要點
(一)安全防護
設備防水:切割設備需具備高密封性,定期檢查絕緣性能,防止漏電引發(fā)觸電事故。
潛水員資質(zhì):操作人員必須持有專業(yè)潛水證和切割作業(yè)資格證,且需經(jīng)過專項培訓。
水流與浮力控制:作業(yè)前評估水流速度,潛水員需通過配重調(diào)整浮力,避免被水流沖走或碰撞切割設備。
通風與照明:保證水下作業(yè)區(qū)域有良好的通風(若需長時間作業(yè))和充足照明(如防水 LED 燈),改善能見度。
(二)操作流程
前期勘察:通過聲吶、水下攝像機等設備勘察混凝土結構尺寸、鋼筋分布及周邊環(huán)境,制定切割方案。
設備調(diào)試:在陸地上完成設備組裝與調(diào)試,確保水下運行穩(wěn)定。
定位與固定:潛水員將切割設備準確固定在切割位置,利用導向裝置保證切割精度。
分層切割:對于厚混凝土結構,采用分層切割方式,避免一次性受力過大導致結構坍塌。
碎塊處理:及時清理切割產(chǎn)生的混凝土碎塊,防止堆積或堵塞作業(yè)區(qū)域。
水下混凝土切割是一項技術性強、風險高的特種作業(yè),需綜合考慮環(huán)境、設備、人員等多方面因素。在實際應用中,需根據(jù)工程需求選擇合適的切割方法,嚴格遵循安全規(guī)范,以確保作業(yè)高效、安全完成。隨著技術的進步,其在水下工程領域的應用將更加廣泛和成熟。