高橋墩局部切除新技術

徐華軒

(中鐵十六局集團有限公司,北京 100018)

高橋墩局部切除新技術

徐華軒

(中鐵十六局集團有限公司,北京 100018)

對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,以往多采取控制爆破的方法解決,該方法會對需保留部分造成破壞,從而存在質量、安全、工期和經濟等方面的問題?，F介紹一種新的切除技術,既安全快速又經濟實用。重點介紹這種切除新技術的工作原理、施工方法和高橋墩切除實例。

高橋墩;切除;打眼;裂縫;傾倒

橋梁建設過程中,多種原因如設計方案調整、拆舊利舊、舊橋拆除、質量事故等,都需要對局部橋墩進行拆除。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。針對該問題,結合現場實際,采取“混凝土分裂機分裂法”,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。

“混凝土分裂機分裂法”是非爆破方法,該法使用專用設備混凝土分裂機在橋墩預定位置先對混凝土進行分裂或切割,然后用卷揚機或其他設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橋墩,切除部位至墩頂高度數米或數十米不等,其效果深受有關方面的肯定。現將該法的工作原理、施工方法和工程實例介紹如下。

1 混凝土分裂機的工作原理

混凝土分裂機是利用楔塊原理(圖1)和混凝土抗拉強度低的特點,在液壓系統作用下,將中間楔塊承受的軸向力(F)轉化為反向楔塊的徑向力(P),使混凝土結構處于易于破壞的受拉狀態,從而達到使混凝土結構破裂的目的。

2 混凝土分裂機的組成

圖1 楔塊原理

混凝土分裂機由 3部分組成：動力源,液壓管和手持式工作機。動力源將一個小型液壓系統與動力系統復合在一起,主要為手持式工作機輸送動力;液壓管是液壓動力輸送到手持式工作機的路徑;手持式工作機是分裂機的工作部分,它由楔塊、反向楔塊和操作手柄組成。分裂機的組成見圖2。

圖2 混凝土分裂機組成系統

3 施工工藝

現場勘察—確定拆除方案—鉆孔—在孔中放入液壓分裂機的手持式工作機—分裂混凝土—擴大混凝土分裂效果—采用其他方法配合進行混凝土分離—用卷揚機等設施將欲拆除部分的墩體從原墩體上拉下。

4 工藝特點

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

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

(2)設備小,使用方便,操作靈活,維修保養簡單。

(3)由于是靜態分裂,施工中無噪聲、無粉塵、無振動。

(4)在工程成本方面,具有明顯的優勢。

5 混凝土分裂孔的一般設計

一般情況下,混凝土分裂孔的設計參數為：孔徑 φ=46mm,抵抗線 W=100mm,孔距 a=500mm,排距 b=300～500mm,孔深 L＞650mm,分裂時從下向上擴展。

6 橋墩局部拆除實例

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 6m、寬 3.5m。橋墩修筑完成后,根據需要,要對該墩上部的 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,對保留部分能否完好無損無把握,經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

把手持式工作機插入孔中進行分裂,分裂后的裂縫如圖3所示。

圖3 分裂機分裂成裂縫

(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進行。地錨混凝土達到一定強度后,把 2臺 10 t卷揚機固定在地錨預埋鋼筋上,卷揚機與橋墩相距約50m。

(5)橋墩頂植筋

為在墩頂上栓連卷揚機鋼絲繩,需在墩頂上栽植鋼筋。圖5為鋼絲繩與植筋相連接,這項工作也可與前幾項同時進行。

圖4 地錨

圖5 鋼絲繩固定在橋墩頂上

(6)鋼絲繩直徑

鋼絲繩型號根據重力矩和拉力矩計算確定,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,但爆破法審批手續繁瑣、復雜,安全和工期等方面的不可預見因素多。兩種拆除方法經濟效益對比見表1。

表1 兩種拆除方法經濟效益對比

從表1可以看出,混凝土分裂法拆除費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比,可實際上做不到。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,則恢復時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 結論

經多個橋墩拆除的施工實踐驗證,“混凝土分裂機分裂法”拆除局部橋墩的施工效果良好,取得了良好的安全和技術經濟效果,為今后類似施工提供了成功經驗。

[1]楊文淵.實用起重吊裝手冊[M].上海：上海科學技術出版社,1993.

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

U 445.6

A

1004-2954(2010)07-0048-02

2010-03-01

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