高桥墩局部切除新技术

徐华轩

(中铁十六局集团有限公司,北京 100018)

高桥墩局部切除新技术

徐华轩

(中铁十六局集团有限公司,北京 100018)

对于铁路或公路桥墩特别是高桥墩,由于种种原因需要局部拆除时,以往多采取控制爆破的方法解决,该方法会对需保留部分造成破坏,从而存在质量、安全、工期和经济等方面的问题。现介绍一种新的切除技术,既安全快速又经济实用。重点介绍这种切除新技术的工作原理、施工方法和高桥墩切除实例。

高桥墩;切除;打眼;裂缝;倾倒

桥梁建设过程中,多种原因如设计方案调整、拆旧利旧、旧桥拆除、质量事故等,都需要对局部桥墩进行拆除。因桥墩拆除是局部而非整体,如采取控制爆破的方式进行拆除,则不能保证拆除部位以下部分的桥墩完好无损。针对该问题,结合现场实际,采取“混凝土分裂机分裂法”,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。

“混凝土分裂机分裂法”是非爆破方法,该法使用专用设备混凝土分裂机在桥墩预定位置先对混凝土进行分裂或切割,然后用卷扬机或其他设施拉倒分裂面以上部分的墩体。采取这种分裂切割方法,已成功分裂切除多个桥墩,切除部位至墩顶高度数米或数十米不等,其效果深受有关方面的肯定。现将该法的工作原理、施工方法和工程实例介绍如下。

1 混凝土分裂机的工作原理

混凝土分裂机是利用楔块原理(图1)和混凝土抗拉强度低的特点,在液压系统作用下,将中间楔块承受的轴向力(F)转化为反向楔块的径向力(P),使混凝土结构处于易于破坏的受拉状态,从而达到使混凝土结构破裂的目的。

2 混凝土分裂机的组成

图1 楔块原理

混凝土分裂机由 3部分组成：动力源,液压管和手持式工作机。动力源将一个小型液压系统与动力系统复合在一起,主要为手持式工作机输送动力;液压管是液压动力输送到手持式工作机的路径;手持式工作机是分裂机的工作部分,它由楔块、反向楔块和操作手柄组成。分裂机的组成见图2。

图2 混凝土分裂机组成系统

3 施工工艺

现场勘察—确定拆除方案—钻孔—在孔中放入液压分裂机的手持式工作机—分裂混凝土—扩大混凝土分裂效果—采用其他方法配合进行混凝土分离—用卷扬机等设施将欲拆除部分的墩体从原墩体上拉下。

4 工艺特点

混凝土分裂机给施工提供了一种有别于传统、效率较高的混凝土结构物拆除方法,在某些特殊工程施工中,它完全可以作为主要施工设备完成施工任务,它具有如下特点。

(1)工效高。由于混凝土的抗压强度很高,但抗拉强度却很小,通常只有抗压强度的十分之一。所以,要将一个混凝土结构破坏掉,从理论上来说,从内部将其结构破坏,比用外力将其击碎的效率要高得多。混凝土液压分裂机正是利用这一特点来工作的。在实际使用中,该设备有过很高的工作记录。

(2)设备小,使用方便,操作灵活,维修保养简单。

(3)由于是静态分裂,施工中无噪声、无粉尘、无振动。

(4)在工程成本方面,具有明显的优势。

5 混凝土分裂孔的一般设计

一般情况下,混凝土分裂孔的设计参数为：孔径 φ=46mm,抵抗线 W=100mm,孔距 a=500mm,排距 b=300～500mm,孔深 L＞650mm,分裂时从下向上扩展。

6 桥墩局部拆除实例

6.1 桥墩概况

某钢筋混凝土桥墩高 54m,墩身水平截面为矩形,截面尺寸为长 6m、宽 3.5m。桥墩修筑完成后,根据需要,要对该墩上部的 17m部分拆除。为了尽可能减少损失,拟从该墩37m处切除上部17m部分,并保留下部37m部分。如采取爆破法,对保留部分能否完好无损无把握,经再三研究后确定采取混凝土分裂法切除。

6.2 施工程序

(1)切除混凝土中钢筋

在墩高 37m处,用风镐剥离混凝土并露出主筋后,把钢筋切断。

(2)布孔

在墩高 37m处,沿水平方向用风枪或电钻布孔,钻头直径为 46mm,孔距为 500mm,孔深为 700mm。

(3)分裂

把手持式工作机插入孔中进行分裂,分裂后的裂缝如图3所示。

图3 分裂机分裂成裂缝

(4)地锚

图4所示为地锚施工,地锚施工可与前面几道工序同时进行。地锚混凝土达到一定强度后,把 2台 10 t卷扬机固定在地锚预埋钢筋上,卷扬机与桥墩相距约50m。

(5)桥墩顶植筋

为在墩顶上栓连卷扬机钢丝绳,需在墩顶上栽植钢筋。图5为钢丝绳与植筋相连接,这项工作也可与前几项同时进行。

图4 地锚

图5 钢丝绳固定在桥墩顶上

(6)钢丝绳直径

钢丝绳型号根据重力矩和拉力矩计算确定,该墩切除选用的钢丝绳直径为 20mm。图6为桥墩切除后拉倒的过程。

图6 桥墩拉倒的过程

7 爆破法与混凝土分裂法对比

在施工人员和施工工天方面,爆破法与分裂法拆除基本一致,但爆破法审批手续繁琐、复杂,安全和工期等方面的不可预见因素多。两种拆除方法经济效益对比见表1。

表1 两种拆除方法经济效益对比

从表1可以看出,混凝土分裂法拆除费用略高于爆破法拆除,但这是在爆破法拆除不影响桥墩保留部位完整性的前提下的对比,可实际上做不到。如果采用控制爆破法拆除,因不能保证需保留墩体部分的完好,只能全部炸掉,则恢复时的重建成本和工期大大增加,约为混凝土分裂法拆除的 3倍左右。

8 结论

经多个桥墩拆除的施工实践验证,“混凝土分裂机分裂法”拆除局部桥墩的施工效果良好,取得了良好的安全和技术经济效果,为今后类似施工提供了成功经验。

[1]杨文渊.实用起重吊装手册[M].上海：上海科学技术出版社,1993.

[2]张志毅,王中黔.交通土建工程爆破工程师手册[M].北京：人民交通出版社,2002.

U 445.6

A

1004-2954(2010)07-0048-02

2010-03-01

徐华轩(1969—),男,高级工程师,1992年毕业于兰州铁道学院,E-mail：xuhuaxuan1969@126.com。