淺談新技術在橋梁工程中的應用

摘要：隨著橋梁拆除過程中安全事故不斷發生，為提高拆除效率并減少安全事故，筆者總結了傳統的橋梁拆除方法，介紹了近幾年國內外出現并適用于橋梁拆除的混凝土拆除新技術和新機具。著重介紹了其中的超高壓水槍、高效鉆孔設備、金剛石圓盤鋸、金剛石繩鋸和液壓劈裂機。最后介紹了幾個新工具在橋梁拆除工程中的應用實例，可為設計既有橋梁的拆除方案提供參考。

關鍵詞：拆除技術；橋梁拆除；拆除方法

一、傳統的拆除方法及其存在的問題

前些年的橋梁拆除方法主要有：1）采用簡單風動機具（風鎬、風鉆等）的人海戰術法；2）各種爆破法，包括靜態爆破法、控制爆破法、切割爆破法、水壓爆破法；3）采用炮頭機的機械拆除法；4）火焰切割拆除法，如采用噴火器、高溫噴槍、金屬粉末噴槍等能產生高溫的設備，在混凝土上形成熔槽；5）采用膨脹劑或水脈沖劈裂機的預裂法等。以上方法都是從巖石開實行業引進的，因鋼筋混凝土的特性與脆性的石材有較大差異，使用效果相差太遠，且存在諸多缺點，如混凝土飛濺，存在噪聲和粉塵，對施工人員和周圍環境造成極大的安全隱患；施工速度慢，一般需要封閉施工場地；過多的敲擊極易產生裂縫，會對剩余結構造成直接破壞和隱患破壞；人工敲鑿后還需要剝離鋼筋及后期整平工作，接縫處平整度難以保證。

二、新的橋梁拆除技術

隨著人們生活水平的提高和對環保的重視，人們對安全、節能、環保等有了更高的要求。出現了大量具有能耗低、無噪聲、無粉塵、體積小、重量輕、速度快、振動小、操作靈活、故障率低、使用壽命長等特點的工具。這得益于金剛石工具、液壓工具和激光技術的發展。

（一）超高壓水槍

利用高速噴射水流，其壓力可高達300 MPa ，其中超高壓噴射和空腔水流噴射潛力較大。當需要保留混凝土中的鋼筋，或需清洗鋼筋以再利用以及需盡可能不對存留混凝土造成微裂紋時，該法是唯一選擇，且效率極高。一遍可切除150 mm 深，可隨意去除其它大型設備難以施工的部位。

（二）高效鉆孔設備

金剛石孕鑲取芯鉆機具有輕便、高效、噪音小、采用水冷降溫且無粉塵的特點。動力可以是電氣的、油壓的以及壓縮空氣的。其鉆頭直徑從13～1 524 mm不等，鉆切的深度可隨鉆頭鋼管長度不同任意變化。液壓鑿巖機是以高壓油為工作介質的強力鑿巖設備，它扭矩大、體積小、鉆速快、振動小，據悉，重量只有27 kg ，工作效率是風鉆的5～10 倍，能耗只有風鉆的1/ 3 ，連續工作可鉆50 多m/ h 。

（三）金剛石圓盤鋸

金剛石鋸適用于板、橋面以及其它薄型構件的開槽，可精確切割，無振動、無塵埃。大多數承包商都愿意采用直徑350 mm～1 m 以上的水冷金剛石圓盤鋸片，而不采用其它常規鋸切工具。且鋸片多安裝在以柴油發動機作為動力的切割機上，切縫鋒利、壽命長、停機少、故障少，切深能達到600 mm 以上，勞動力成本低，整機質量不足30 kg。選擇這種工藝的另一個有利因素是切割精度高，能量利用更有效。若將鋸頭安裝在可任意改變角度及布局的軌道上，軌道可隨施工環境及施工場地任意鋪設角度，則可切割垂直或傾斜的墻面或不能使用路面切割機的部位。文獻[4 ]稱該種切割機為墻體切割機，而將常規切割機稱為地面切割機。墻體切割機目前最大可切割深度為1 020 mm ，可做俯切、豎切或仰切。墻鋸切割采用高速液壓動力傳導，無施工環境限制。

（四）金剛石繩鋸

采用金剛石繩鋸的切割是由一根鋼絲繩完成的，鋼絲繩上有一些含金剛石的節點（串珠） 。用這種金剛石鋸繩圍住切割部分形成一個連續環，在動力驅動下環繞切割部分高速旋轉。只要環能夠網住需要切割的部位，則這種方法可切割任何尺寸的結構。對較大體積的部位，需要鉆孔穿過鋸繩，在切割過程中鋸繩需澆水冷卻。國際上，金剛石繩鋸切割早已取代傳統的火焰切割和爆破作業。目前繩鋸可廣泛應用于花崗巖、砂巖等各種硬度石材開采，在世界范圍內已成為趨勢。繩鋸的切割不受建筑物大小的限制，可任意方向切割，如橫向、豎向、對角線方向等，擺脫了傳統施工中的振動、噪音、灰塵及其它環境問題，縮短了工期，也可遠距離控制進行水下切割。其它優勢包括鋸縫小，不會造成浪費；切面非常平整且不會對剩余部分造成內傷；一般采用先進的自控變頻技術，全自動切割控制，操作安全簡便。

（五）液壓劈裂機

液壓劈裂機由液壓泵和分裂器組成，分裂器可以是鍥形的，也可由多個與其長度方向垂直的液壓頭組成，質量一般只有2 kg 左右。使用時將分裂器插入預先鉆好的孔中，油泵供給高達60 MPa 左右的壓力，分裂器擴張力可達數百噸，從而使混凝土分裂。若混凝土內含有鋼筋，還應采用其它方法割斷鋼筋。

三、新機具在橋梁拆除中的應用實例

國道G107北京趙辛店跨鐵路橋的拆除過程中，使用了金剛石繩鋸靜力拆除技術，這在北京橋梁拆除中是首次使用。以往需要2 個月方能拆除的大橋，此次只用了2 d。施工進度是每小時切割一塊，趙辛店橋最終被切割成了20 塊。每塊重達30 t 左右的“豆腐塊”被逐一清理走。此次橋梁拆除中使用的是進口金剛石繩鋸機。杭州市京杭運河北星橋拆除中采用了圓盤鋸和繩鋸。該橋為37 + 52 + 37 m 三跨三向預應力單箱雙室混凝土連續箱梁橋。拆除的順序是先用圓盤鋸切除頂板，隨后切除底板；再用繩鋸切除兩個邊腹板，最后是中腹板。

廣州市“鎮安立交”原高架橋的拆除若采用傳統的打鑿、爆破等混凝土拆除方法，不但速度慢，難以保證工期，而且噪音大，灰塵彌漫，會嚴重污染周圍環境；同時，拆除過程中大量的支架必然嚴重影響地面正常交通，也難以保證施工人員和過往行人的安全。最后采用了高速鉆孔機、盤鋸機和繩鋸等切割新機具。用高速鉆機在翼板起吊點鉆孔，通過鋼絲繩施加與混凝土塊重量大致相同的吊力，用圓盤鋸將翼板切下。再切除腹板，隨后切除底板。深圳市深南大道僑城東立交橋的拆除中，在雙箱結合處沿橋梁縱向中心線將橋面板切開，使其分為兩片單箱單室箱梁，再采用進口墻鋸設備將每片箱梁切割成若干梁段，用大型起重設備將梁段吊除。其切割順序應為：1）橫向切割頂板；2）縱向切割腹板；3）橫向切割底板。文獻[16]中的橋梁為16m跨的預應力空心板結構，在拆除中先用微震動銑刨方式去除了瀝青層，用風鎬找到鉸縫位置后，用無振動切割鋸將鉸縫鋼筋切斷，使各空心板成為獨立板。用加長取芯鉆在空心板兩端鉆通透孔，穿鋼纜吊除。

對于舊空心板梁橋的拆除，若“鉸”位于鉸縫底部，一般的地面切割鋸可能切割不到鉸縫的交叉鋼筋。這種情況下，沿橋面鉸縫位置切斷鋪裝層鋼筋后，可用墻鋸從底板沿鉸縫切割30 cm 左右，可切斷鉸縫內的交叉鋼筋。

四、結語

在提倡可持續發展的大環境下，應大力推廣橋梁拆除新技術和新工具。在拆除工程中，多種新機具，以及新工具與傳統機具的合理配合使用，可提高施工效率。尤其對一些市內橋梁拆除工程，考慮到噪音、粉塵等影響，應優先選用新機具，推廣新技術。