徐華軒

(中鐵十六局集團(tuán)有限公司,北京 100018)

高橋墩局部切除新技術(shù)

徐華軒

(中鐵十六局集團(tuán)有限公司,北京 100018)

對(duì)于鐵路或公路橋墩特別是高橋墩,由于種種原因需要局部拆除時(shí),以往多采取控制爆破的方法解決,該方法會(huì)對(duì)需保留部分造成破壞,從而存在質(zhì)量、安全、工期和經(jīng)濟(jì)等方面的問題?，F(xiàn)介紹一種新的切除技術(shù),既安全快速又經(jīng)濟(jì)實(shí)用。重點(diǎn)介紹這種切除新技術(shù)的工作原理、施工方法和高橋墩切除實(shí)例。

高橋墩;切除;打眼;裂縫;傾倒

橋梁建設(shè)過程中,多種原因如設(shè)計(jì)方案調(diào)整、拆舊利舊、舊橋拆除、質(zhì)量事故等,都需要對(duì)局部橋墩進(jìn)行拆除。因橋墩拆除是局部而非整體,如采取控制爆破的方式進(jìn)行拆除,則不能保證拆除部位以下部分的橋墩完好無損。針對(duì)該問題,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際,采取“混凝土分裂機(jī)分裂法”,既能拆除需要拆除的部分,又可以有效保留需要保留的部分。

“混凝土分裂機(jī)分裂法”是非爆破方法,該法使用專用設(shè)備混凝土分裂機(jī)在橋墩預(yù)定位置先對(duì)混凝土進(jìn)行分裂或切割,然后用卷揚(yáng)機(jī)或其他設(shè)施拉倒分裂面以上部分的墩體。采取這種分裂切割方法,已成功分裂切除多個(gè)橋墩,切除部位至墩頂高度數(shù)米或數(shù)十米不等,其效果深受有關(guān)方面的肯定。現(xiàn)將該法的工作原理、施工方法和工程實(shí)例介紹如下。

1 混凝土分裂機(jī)的工作原理

混凝土分裂機(jī)是利用楔塊原理(圖1)和混凝土抗拉強(qiáng)度低的特點(diǎn),在液壓系統(tǒng)作用下,將中間楔塊承受的軸向力(F)轉(zhuǎn)化為反向楔塊的徑向力(P),使混凝土結(jié)構(gòu)處于易于破壞的受拉狀態(tài),從而達(dá)到使混凝土結(jié)構(gòu)破裂的目的。

2 混凝土分裂機(jī)的組成

圖1 楔塊原理

混凝土分裂機(jī)由 3部分組成：動(dòng)力源,液壓管和手持式工作機(jī)。動(dòng)力源將一個(gè)小型液壓系統(tǒng)與動(dòng)力系統(tǒng)復(fù)合在一起,主要為手持式工作機(jī)輸送動(dòng)力;液壓管是液壓動(dòng)力輸送到手持式工作機(jī)的路徑;手持式工作機(jī)是分裂機(jī)的工作部分,它由楔塊、反向楔塊和操作手柄組成。分裂機(jī)的組成見圖2。

圖2 混凝土分裂機(jī)組成系統(tǒng)

3 施工工藝

現(xiàn)場(chǎng)勘察—確定拆除方案—鉆孔—在孔中放入液壓分裂機(jī)的手持式工作機(jī)—分裂混凝土—擴(kuò)大混凝土分裂效果—采用其他方法配合進(jìn)行混凝土分離—用卷揚(yáng)機(jī)等設(shè)施將欲拆除部分的墩體從原墩體上拉下。

4 工藝特點(diǎn)

混凝土分裂機(jī)給施工提供了一種有別于傳統(tǒng)、效率較高的混凝土結(jié)構(gòu)物拆除方法,在某些特殊工程施工中,它完全可以作為主要施工設(shè)備完成施工任務(wù),它具有如下特點(diǎn)。

(1)工效高。由于混凝土的抗壓強(qiáng)度很高,但抗拉強(qiáng)度卻很小,通常只有抗壓強(qiáng)度的十分之一。所以,要將一個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)破壞掉,從理論上來說,從內(nèi)部將其結(jié)構(gòu)破壞,比用外力將其擊碎的效率要高得多?；炷烈簤悍至褭C(jī)正是利用這一特點(diǎn)來工作的。在實(shí)際使用中,該設(shè)備有過很高的工作記錄。

(2)設(shè)備小,使用方便,操作靈活,維修保養(yǎng)簡(jiǎn)單。

(3)由于是靜態(tài)分裂,施工中無噪聲、無粉塵、無振動(dòng)。

(4)在工程成本方面,具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

5 混凝土分裂孔的一般設(shè)計(jì)

一般情況下,混凝土分裂孔的設(shè)計(jì)參數(shù)為：孔徑 φ=46mm,抵抗線 W=100mm,孔距 a=500mm,排距 b=300～500mm,孔深 L＞650mm,分裂時(shí)從下向上擴(kuò)展。

6 橋墩局部拆除實(shí)例

6.1 橋墩概況

某鋼筋混凝土橋墩高 54m,墩身水平截面為矩形,截面尺寸為長(zhǎng) 6m、寬 3.5m。橋墩修筑完成后,根據(jù)需要,要對(duì)該墩上部的 17m部分拆除。為了盡可能減少損失,擬從該墩37m處切除上部17m部分,并保留下部37m部分。如采取爆破法,對(duì)保留部分能否完好無損無把握,經(jīng)再三研究后確定采取混凝土分裂法切除。

6.2 施工程序

(1)切除混凝土中鋼筋

在墩高 37m處,用風(fēng)鎬剝離混凝土并露出主筋后,把鋼筋切斷。

(2)布孔

在墩高 37m處,沿水平方向用風(fēng)槍或電鉆布孔,鉆頭直徑為 46mm,孔距為 500mm,孔深為 700mm。

(3)分裂

把手持式工作機(jī)插入孔中進(jìn)行分裂,分裂后的裂縫如圖3所示。

圖3 分裂機(jī)分裂成裂縫

(4)地錨

圖4所示為地錨施工,地錨施工可與前面幾道工序同時(shí)進(jìn)行。地錨混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后,把 2臺(tái) 10 t卷揚(yáng)機(jī)固定在地錨預(yù)埋鋼筋上,卷揚(yáng)機(jī)與橋墩相距約50m。

(5)橋墩頂植筋

為在墩頂上栓連卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩,需在墩頂上栽植鋼筋。圖5為鋼絲繩與植筋相連接,這項(xiàng)工作也可與前幾項(xiàng)同時(shí)進(jìn)行。

圖4 地錨

圖5 鋼絲繩固定在橋墩頂上

(6)鋼絲繩直徑

鋼絲繩型號(hào)根據(jù)重力矩和拉力矩計(jì)算確定,該墩切除選用的鋼絲繩直徑為 20mm。圖6為橋墩切除后拉倒的過程。

圖6 橋墩拉倒的過程

7 爆破法與混凝土分裂法對(duì)比

在施工人員和施工工天方面,爆破法與分裂法拆除基本一致,但爆破法審批手續(xù)繁瑣、復(fù)雜,安全和工期等方面的不可預(yù)見因素多。兩種拆除方法經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比見表1。

表1 兩種拆除方法經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

從表1可以看出,混凝土分裂法拆除費(fèi)用略高于爆破法拆除,但這是在爆破法拆除不影響橋墩保留部位完整性的前提下的對(duì)比,可實(shí)際上做不到。如果采用控制爆破法拆除,因不能保證需保留墩體部分的完好,只能全部炸掉,則恢復(fù)時(shí)的重建成本和工期大大增加,約為混凝土分裂法拆除的 3倍左右。

8 結(jié)論

經(jīng)多個(gè)橋墩拆除的施工實(shí)踐驗(yàn)證,“混凝土分裂機(jī)分裂法”拆除局部橋墩的施工效果良好,取得了良好的安全和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果,為今后類似施工提供了成功經(jīng)驗(yàn)。

[1]楊文淵.實(shí)用起重吊裝手冊(cè)[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1993.

[2]張志毅,王中黔.交通土建工程爆破工程師手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社,2002.

U 445.6

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1004-2954(2010)07-0048-02

2010-03-01

徐華軒(1969—),男,高級(jí)工程師,1992年畢業(yè)于蘭州鐵道學(xué)院,E-mail：xuhuaxuan1969@126.com。