淺析橋面混凝土鋪裝層鑿除方案

方艷紅

中鐵大橋局武漢分公司，湖北武漢 430050

0 引言

橋面鋪裝層的鑿除，既要將鋪裝層完全從橋面剝離，又不能損傷原橋梁梁體。本文結合武漢市江漢二橋改造工程中橋面系的改造，分析橋面混凝土鋪裝層鑿除的各種方案，并從中選擇最優的方案，達到高效優質的施工目的。

1 工程概況

江漢二橋全長566.2m，橋面總寬26m，行車道寬21m，雙向四車道，瀝青路面。橋梁總體布置為4×32.9＋（83.95+135+83.95）+4×32.9m，全橋共11孔，12個墩臺。主橋橋面縱坡為1%，引橋橋面縱坡為2%。

橋面鋪裝層主要分布在引橋及掛梁簡支T梁上，共計長362m，總寬度21m，總面積7 602m2。橋面鋪裝層厚度3cm～21.3cm，混凝土標號為200號混凝土，混凝土內布設粗鋼絲網片。

2 主要工程內容

將原橋面混凝土鋪裝層鑿除，鋪設新的C50鋼纖維混凝土。原鋪裝層鑿除時，既要將鋪裝層混凝土與梁體完全剝離，但不能損傷梁體。且施工工期較緊，必須優質高效完成。

3 施工方法

為達到優質高效的鑿除目的，根據混凝土強度及厚度考慮鑿除方案，并從中優化選擇一種或幾種方案進行施工。下面簡單介紹在江漢二橋改造過程中使用的幾種方案。

3.1 風鎬鑿除

考慮到混凝土標號較低，厚度較小，擬采用風鎬鑿除。

風鎬是一種手持機具，風鎬由配氣機構、沖擊機構和鎬釬等組成，風鎬作業時，使鎬釬頂住混凝土面，另一端通入氣缸，推壓手柄套筒，壓縮柱塞閥的彈簧而接通氣路，在氣缸壁的四周有許多縱向氣孔，配氣閥隨即自動配氣，氣缸后端裝有配氣閥箱。使沖擊錘不斷往復運動，打擊釬尾，破碎混凝土。

在實際操作過程中，配置了兩臺高壓移動空壓機及30把風鎬，進行地毯式鑿除。但由于鎬釬接觸面積較小，每次鑿除掉的混凝土面積過小，效率極低。并且風鎬采用人工鑿除，風壓過大容易造成風管脫落，極易造成人員受傷，不具安全性。就鑿除效果而言，鑿除的混凝土部分不能完全從梁體剝離，無法達到工程質量要求。并且風鎬鑿除時鎬釬損耗率大，不具備經濟效益。

考慮到鋪裝層為后澆混凝土，以后澆混凝土與原梁體結合面粘結力為突破口，擬采用小塊起撬的方案，先將橋面混凝土用切縫機切割成50cm×50cm的小塊，切縫深度按照混凝土厚度進行切割，并切斷粗鋼絲，再利用風鎬的振動從兩面振動鋪裝層與梁體的結合面，使結合面的粘結力破壞，再用撬杠將小塊混凝土撬起，達到混凝土從梁體剝離的目的。這種方案利用結合面的粘結力不及混凝土強度的特點，在破壞粘結力時，不使小塊混凝土破損，可以整體撬起，提高了鑿除的工效，鑿除效果也比風鎬直接鑿除的好。

3.2 “啄木鳥”鑿除

“啄木鳥”鑿除的原理與風鎬鑿除原理是一致的，不同的是風鎬是借助人的推力反作用在混凝土上，而“啄木鳥”鑿除借助的是挖掘機液壓臂，顯然“啄木鳥”的振動力更大。

在使用“啄木鳥”鑿除時，一樣的也需要將混凝土切割成50cm×50cm的小塊，然后借助“啄木鳥”的振動，破壞鋪裝層與梁體的結合面，達到剝離的目的。這種方案振動力大，工效快，但也存在缺點，首先，由于“啄木鳥”的振動力無法控制，無法設置到適當的范圍，振動力過大時會損傷到梁體，可能將梁體翼緣板頂面擊穿，造成結構質量隱患；其次，由于振動力過大，會使粘結力破壞之前將小塊混凝土鑿碎，達不到整體起撬的結果；然后，對于混凝土厚度較小處，“啄木鳥”尖嘴相對過大，振動力無法傳遞到結合面，直接將混凝土擊碎，達不到剝離效果；最后，“啄木鳥”鑿除時噪音太大，夜間施工時影響周圍居民生活環境，造成較壞的社會影響。因此次方案不可行。

3.3 靜態爆破技術

靜態爆破劑進行破碎的機理主要是靠破碎劑在被破碎體內發生緩慢的化學反應和物理變化而使晶粒變形、溫度升高、體積膨脹，以致逐漸增大對孔壁的靜膨脹壓力作用，使介質產生龜裂而解體。

靜態爆破劑是以特殊硅酸鹽、氧化鈣為主要原料，配合其他有機、無機添加劑而制成的粉狀物質，典型的化學反應式為：CaO+H2O→Ca（OH）2+6.5×10^4 J。當氧化鈣變成氫氧化鈣時，其晶體由立方晶體轉變為復三方偏三角面體，這種晶體的轉化，會引起晶體體積的膨脹。如果將它注入孔內，這種膨脹受到孔壁的約束，壓力可上升到50MPa，大于混凝土的抗拉強度，介質在這種壓力作用下會產生徑向壓縮應力和切向的拉伸應力。

靜態爆破技術在本工程實施過程中，由于鋪裝層混凝土中布設有粗鋼絲網片，粗鋼絲抗拉強度大于靜態爆破劑的膨脹壓力，無法將混凝土膨脹開裂，因此，靜態爆破技術在本工程實施失敗。

3.4 劈裂機鑿除

風鎬鑿除和“啄木鳥”鑿除是用高頻的外力強力沖擊結構物表面，從而摧毀混凝土結構。然而，由于混凝土有很高的抗壓強度，因此很多情況下以強制強，效果并不好。

劈裂機是利用混凝土抗拉強度低的特性和安全可靠的楔形塊組的工作原理發展起來的。首先用普通的鑿巖機在鋪裝層上鉆出一個設定直徑和深度的孔，將分裂機放入孔中，中間楔塊在60MPa液壓力的推動下，使一對反向楔塊向孔的兩邊撐開，當撐力超過其抗拉強度時，就可以將被拆除的結構從內部裂開，細鋼筋可同時被拉斷。

劈裂機以液壓油為能源，并巧妙地應用斜契原理，使劈裂頭分裂力達到幾百噸，甚至上千噸，這樣就可以在幾秒鐘時間內把上千噸的巨石輕而易舉地劈裂開來。劈裂機在本工程應用過程中，首先也是用切縫機將鋪裝層切割成50cm×50cm的正方形塊，然后在正方形的中央用鑿巖機鉆一個直徑4cm～5cm，深度同鋪裝層厚度一致的孔，將劈裂機的鴨嘴頭放入孔內，開啟液壓油閥門，幾秒鐘后，當油壓達到35MPa～40MPa時，混凝土塊從劈裂機孔處向四周出現裂縫，并逐漸擴散，最終將混凝土塊劈開，通過劈裂機鴨嘴頭的特殊構造，混凝土劈開后，鴨嘴頭會將孔處混凝土從內部頂出，加劇混凝土破壞。

劈裂機具有體積小、重量輕、操作方便、安全可靠、使用靈活、工作效率高、工作時無振動、無沖擊、無噪音、無粉塵、分裂方向可控制、經濟實用等特點。

4 結論

通過對以上4種鑿除方案的比較，結合江漢二橋改造工程的實際，最終選擇使用小塊風鎬起撬鑿除和劈裂機鑿除方案為最優方案。