朱紹鋒
(上海同豐工程咨詢有限公司,上海市 200444)
預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋由于橋型美觀、跨度施工范圍大、橋位現(xiàn)場條件低、結(jié)構(gòu)剛度大等優(yōu)點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用于鐵路、公路橋梁工程中。懸臂法施工(又稱掛籃法施工)是連續(xù)梁橋常見的一種施工方法,該方法在高橋墩、大跨度及跨河、跨路等情況的施工中顯現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢。
在連續(xù)梁懸臂法實(shí)際施工過程中,為克服可能出現(xiàn)的不平衡荷載和極端情況的影響,確保梁體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全,一般需要對主墩和0#塊間實(shí)施臨時(shí)固結(jié)。為確保連續(xù)梁受力體系合理和梁體安全,一般在連續(xù)梁合龍之后、預(yù)應(yīng)力張拉之前,需要對臨時(shí)固結(jié)進(jìn)行解除[1]。臨時(shí)固結(jié)常采用普通鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力(Φ32 mm精軋螺紋鋼)鋼筋混凝土形式將0#塊和橋墩進(jìn)行剛性連結(jié),一般每個(gè)橋墩主墩對稱設(shè)置4個(gè)矩形截面的臨時(shí)固結(jié)立柱。本文以合(肥)福(州)高鐵某連續(xù)梁橋?yàn)槔?,介紹了一種高強(qiáng)度鋼筋混凝土快速切割技術(shù)。
合(肥)福(州)高鐵某連續(xù)梁橋懸臂法施工臨時(shí)固結(jié)見圖1、圖2。
圖1 臨時(shí)固結(jié)遠(yuǎn)視圖
圖2 臨時(shí)固結(jié)近視圖
合(肥)福(州)高鐵中大量采用預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋形式跨越河流和道路,懸臂法施工是其主要施工方法之一。合福高鐵中的連續(xù)梁橋存在荷載標(biāo)準(zhǔn)高、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)高、混凝土標(biāo)號高、梁體結(jié)構(gòu)自重大等特點(diǎn),對臨時(shí)固結(jié)的強(qiáng)度和剛度提出了較高要求,因此施工單位采用了加大截面、加大鋼筋直徑、加密鋼筋布置、提高混凝土標(biāo)號(一般在C50及以上)等措施來加強(qiáng)臨時(shí)固結(jié),以確保施工中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和施工安全[2-4]。
上述措施雖然保證了施工過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和安全,但對臨時(shí)固結(jié)的解除造成了極大困難。以機(jī)械振動破碎為特征的傳統(tǒng)鋼筋混凝土破除方式已不能滿足高鐵連續(xù)梁橋臨時(shí)固結(jié)解除的要求,該方式主要表現(xiàn)為破除速度慢、效率低、施工工期長、對梁體和墩身震動大、破除后的界面外觀差、環(huán)境污染程度高等特點(diǎn)。
近年來市場上出現(xiàn)了一種先進(jìn)、快速、高效的高強(qiáng)度鋼筋混凝土切割設(shè)備和技術(shù)---液壓繩鋸系統(tǒng),該系統(tǒng)為高速鐵路連續(xù)梁施工中臨時(shí)固結(jié)的解除提供了有力的技術(shù)支持。
液壓繩鋸系統(tǒng)是指在強(qiáng)大的液壓動力系統(tǒng)驅(qū)動下,金鋼石串珠切割繩通過固定后的導(dǎo)輪體系導(dǎo)引,在切割構(gòu)件的指定位置進(jìn)行高速循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn),通過切割繩與切割構(gòu)件的高速摩擦運(yùn)動實(shí)現(xiàn)對構(gòu)件切割目的的一整套系統(tǒng)。為降低切割繩工作溫度和減少摩阻力,繩鋸系統(tǒng)工作時(shí),需要對切割部位進(jìn)行水冷卻。
液壓繩鋸系統(tǒng)在國外市場已比較成熟和普及,國內(nèi)市場亦有部分仿制產(chǎn)品,但總體性能尚不能與國外產(chǎn)品匹敵。本文僅以國外某品牌SK-SD型液壓繩鋸系統(tǒng)為例,介紹其性能和使用方法。SK-SD型液壓繩鋸系統(tǒng)包括動力系統(tǒng)、導(dǎo)體體系、金鋼石串珠切割繩、冷卻系統(tǒng)等部分(見圖3、圖4)。
圖3 液壓動力系統(tǒng)
圖4 導(dǎo)輪體系與切割繩
(1)動力強(qiáng)大,適用于高強(qiáng)度鋼筋混凝土拆除。此型液壓動力系統(tǒng)為國外原產(chǎn)電動動力裝置及配套系統(tǒng),動力強(qiáng)大,可以精準(zhǔn)、快速、高效地切割拆除鋼筋混凝土構(gòu)件,且對于高強(qiáng)度(C50及以上)鋼筋混凝土構(gòu)件,其切割效率高的特點(diǎn)尤為明顯。
(2)外型小巧。動力系統(tǒng)外形尺寸為760 mm×550 mm×1 140 mm,導(dǎo)輪架外形尺寸為920 mm×810 mm×1 340 mm,整套系統(tǒng)重約500 kg,方便運(yùn)輸、安裝與拆卸,尤其適用于高鐵橋墩墩頂狹小的操作空間。此套系統(tǒng)僅利用既有墩頂空間和前期工程施工平臺即可完成全部工作,不必另行搭設(shè)施工平臺或支架。
(3)操作簡潔。安裝系統(tǒng)、固定導(dǎo)輪體系、安裝切割繩、開機(jī)運(yùn)行等系統(tǒng)操作均無太大技術(shù)難度,正常情況下2名成熟工人即可完成安裝、操作及拆卸工作。導(dǎo)輪體系的安裝、固定對現(xiàn)場要求較低,可適用于各種復(fù)雜的施工場地和施工空間。工作時(shí)一旦開機(jī)運(yùn)行,由1名技術(shù)工人即可完成對整個(gè)系統(tǒng)的操作,另1名工人只須現(xiàn)場配合。
(4)靜力切割。相比較于以機(jī)械振動破碎為主的傳統(tǒng)破除方法,此套系統(tǒng)采用了先進(jìn)的靜力切割破除方式,施工過程中無震動、不產(chǎn)生混凝土碎塊,切割面整齊,外觀美觀。同時(shí),靜力切割方式對相鄰構(gòu)件起到了極大的保護(hù)作用,完全可以滿足高速鐵路施工對成品保護(hù)的要求。
(5)高效安全。此套系統(tǒng)工作效率較高,以合(肥)福(州)高鐵連續(xù)梁臨時(shí)固結(jié)解除為例,平均切割效率為3 h/m2,每個(gè)主墩臨時(shí)固結(jié)總切割面積(每個(gè)固結(jié)墩在梁底及墩頂各切割1個(gè)斷面)按12 m2計(jì),總切割時(shí)間為12×3=36 h。計(jì)入系統(tǒng)安拆裝、移位時(shí)間估計(jì)12 h,并按系統(tǒng)24 h工作計(jì),則(36+12)/24=2 d即可完成1個(gè)主墩臨時(shí)固結(jié)的解除和拆除工作。大量施工案例表明,此套系統(tǒng)的工作效率完全可以滿足施工工期要求。另外,此套系統(tǒng)成熟度高,操作安全性高。同時(shí)系統(tǒng)操作簡便,操作工人工作量小,運(yùn)行中以值守設(shè)備為主,施工中工人安全度高,在安全設(shè)施齊備的條件下,完全可以夜間施工,可大大提高工作效率,縮短施工工期。
(6)環(huán)保美觀。以機(jī)械振動破碎為主的傳統(tǒng)鋼筋混凝土破除方法極易造成環(huán)境污染,如噪聲污染、粉塵污染、油跡污染、廢棄物污染,施工過程中容易落碴落石,對施工安全造成威脅。同時(shí)傳統(tǒng)破除方式破除鋼筋時(shí)一般采用氧氣-乙炔方式切割拆除鋼筋,費(fèi)工費(fèi)時(shí),界面不美觀。傳統(tǒng)破除方式也極易對梁體和橋墩造成震動破壞,不利于成品保護(hù)和結(jié)構(gòu)安全。液壓繩鋸系統(tǒng)施工過程中無震動、噪音小,不產(chǎn)生碎碴,切割時(shí)僅產(chǎn)生少量的混凝土粉末,同時(shí)系統(tǒng)采用水冷卻,切割粉末隨冷卻水一起流入現(xiàn)場排污系統(tǒng),不易形成環(huán)境污染。液壓繩鋸系統(tǒng)切割時(shí)將高強(qiáng)度混凝土和內(nèi)含的鋼筋同時(shí)切斷,切割時(shí)可以沿著墩頂或梁底(斜面)切割,切割面與墩頂面或梁底面(斜面)平行,臨時(shí)固結(jié)殘余高度可保持在1 cm以下,完全可以滿足高速鐵路施工對構(gòu)件構(gòu)造尺寸的要求。
(1)施工前應(yīng)對橋墩墩頂?shù)碾s物進(jìn)行清理,保證施工場地干凈整潔。同時(shí)也需在墩頂設(shè)置必要的安全防護(hù),如安裝臨時(shí)鋼扶手、圍設(shè)防護(hù)網(wǎng)。
(2)由于橋墩墩身較高,一般采用塔吊輔助吊運(yùn)液壓繩鋸系統(tǒng)到橋墩頂面。安裝系統(tǒng)前應(yīng)保證用水、用電的供應(yīng)。安裝系統(tǒng)包括電纜連接、液壓油管安裝、冷卻系統(tǒng)安裝等,安裝過程簡單快速。
(3)將導(dǎo)輪系統(tǒng)固定在墩頂或梁底,將切割繩繞過待切割的鋼筋混凝土臨時(shí)固結(jié)立柱的底面或頂面,然后收緊切割繩。一般情況下應(yīng)先切割臨時(shí)固結(jié)墩頂截面,后切割梁底截面。
(4)上述準(zhǔn)備工作完成后,即可啟動系統(tǒng)進(jìn)行切割。液壓繩鋸系統(tǒng)運(yùn)行過程高度自動化,僅安排1名技術(shù)工人值守設(shè)備,另外1名工人現(xiàn)場配合即可。切割過程中注意觀察切割面進(jìn)展情況,必要時(shí)可以隨時(shí)停機(jī)調(diào)整。同時(shí)應(yīng)注意冷卻水的供應(yīng),防止出現(xiàn)“干切”情況。對于梁底平面是斜面的情況,可通過調(diào)整導(dǎo)輪體系實(shí)現(xiàn)斜截面切割。切割墩頂截面時(shí)注意在切割縫隙時(shí)塞入2~3根Φ10 mm鋼筋,以利于切割完后順利移除臨時(shí)固結(jié)鋼筋混凝土塊體。
(5)每個(gè)臨時(shí)固結(jié)立柱每次切割完成后應(yīng)對導(dǎo)輪體系和切割繩進(jìn)行移位、安裝,必要時(shí)可對動力系統(tǒng)進(jìn)行移位。每個(gè)主墩臨時(shí)固結(jié)切割完成后也需設(shè)備移位。主墩間設(shè)備移位一般需要塔吊配合。整個(gè)過程簡單快捷(見圖5、圖6)。
(6)切割完成后液壓繩鋸系統(tǒng)即可撤場。撤場前應(yīng)清理施工場地,以免造成環(huán)境污染;切割完成后利用人工配合撬棍、手拉葫蘆、塔吊等機(jī)械設(shè)備即可將臨時(shí)固結(jié)鋼筋混凝土塊移出橋墩墩頂,可吊裝、運(yùn)輸至指定棄碴場地,實(shí)現(xiàn)對臨時(shí)固結(jié)的完全拆除。
圖5 切割過程
圖6 切割效果(梁底斜截面)
(1)以靜力切割為特征、以混凝土面為切割對象的液壓繩鋸系統(tǒng)切割拆除方法完全可以替代以機(jī)械振動破碎為特征、以混凝土體為破除對象的傳統(tǒng)拆除方法,可以成為高速鐵路連續(xù)梁橋懸臂法施工臨時(shí)固結(jié)解除的主要施工方法。
(2)液壓繩鋸系統(tǒng)切割拆除方法相較于傳統(tǒng)的機(jī)械破碎拆除方法具有靜力、精準(zhǔn)、快速、高效、環(huán)保、安全等優(yōu)點(diǎn),具有廣闊的應(yīng)用前景,廣泛推廣應(yīng)用可獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
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