高科技劈裂機(jī)

廣州北環(huán)高速公路高架橋梁拆除工程新型施工工藝

時(shí)間：2009/8/19閱讀：1312

廣州北環(huán)高速公路高架橋梁拆除工程新型施工工藝

：鄭工：

摘要：本文以廣州北環(huán)高速公路高架橋梁改造工程的實(shí)際案例為切入點(diǎn)，深入探討其高架橋梁概況，了解高架橋梁拆除施工工藝和要求，引進(jìn)國產(chǎn)新型設(shè)備——液壓分裂機(jī)，確定施工方案，從而達(dá)到施工要求及時(shí)完成施工及減少了施工成本。

關(guān)鍵詞：北環(huán)高速公路高架橋梁拆除施工工藝液壓分裂機(jī)

1. 廣州北環(huán)高速公路概況

廣州北環(huán)高速公路（以下簡稱“北環(huán)”）是我國90年初期建成并投入運(yùn)營的，是早通車的高速公路之一，西起沙貝連接廣佛高速公路,東至廣氮連接廣深高速公路和東南西環(huán)高速公路,是廣州市東西走向的交通大動(dòng)脈,現(xiàn)日均車流量達(dá)到16萬車次.北環(huán)至今已運(yùn)行近20年,高架橋損壞嚴(yán)重,存在安全隱患,現(xiàn)對北環(huán)高速公路高架橋進(jìn)行大修整治,施工公路段為廣清立交至岑村立交區(qū)間,全長22公里、橋面面積約23萬平方,工期預(yù)計(jì)300天,橋面拆除工期預(yù)計(jì)約120天,日均拆除量達(dá)3400平方，這是建國60周年大規(guī)模城市環(huán)城公路翻新改造，時(shí)間緊迫，任務(wù)重，氣溫高等不利條件

對北環(huán)高速公路高架橋改造的施工要求:

1）高架橋的改造是在原有橋梁構(gòu)造不變的基礎(chǔ)上對橋面鋼筋混凝土的拆除, 拆除的鋼筋混凝土路面厚度是12—35公分段，不可破壞橋梁結(jié)構(gòu)；

2）在拆除的過程中又能保持高架橋下面的交通正常運(yùn)行；

3）噪聲污染比較嚴(yán)重和工人工作環(huán)境需產(chǎn)生盡少量的顆粒塵灰。、

4）時(shí)間緊迫，必須在120天內(nèi)完成全部混凝土路面的拆除工程；

針對上述要求，北環(huán)公路局探討了不同的施工方案。

2.橋面鋼筋混凝土拆除各種傳統(tǒng)施工方案

2.1破碎錘沖擊破碎

采用破碎錘沖擊施工破碎，首先容易產(chǎn)生較多的大的碎石顆粒，對橋下行人的安全沒有保障，會(huì)導(dǎo)致高架橋下面的交通全部癱瘓；其次zui主要的原因是不能保證在拆除橋表面混凝土的同時(shí)，不破壞橋面結(jié)構(gòu)。

2.2原始人工打釬

如果*采用原始人工打釬等體力方法拆除路面工程，效率太低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工期必將會(huì)被嚴(yán)重拖延，無法完成施工。

2.3 人工手持風(fēng)鎬法

采用人工手持風(fēng)鎬法，不僅效率不高，而且噪聲污染很嚴(yán)重。

2.4 切割法

采用石材鋸先對混凝土橋面進(jìn)行切割，然后再利用手持破碎錘沖擊破碎，切割片近900元一片，現(xiàn)場需要水，施工地鋼筋網(wǎng)多，對刀片的損壞大，所以這樣的施工工藝不僅施工成本高，而且效率低。

根據(jù)以上幾種方案的弊端和對北環(huán)公路施工的特點(diǎn)與工期的特殊情況，并結(jié)合特殊的施工條件與作業(yè)環(huán)境，北環(huán)公路局賴主任不辭辛苦、孜孜不倦的請教國內(nèi)外路面橋梁施工專家，全力以赴地考察施工設(shè)備使用情況，尋找*施工方法，在關(guān)鍵時(shí)刻，他大膽嘗試采用新工藝法、引進(jìn)新的國產(chǎn)自主研發(fā)設(shè)計(jì)的新設(shè)備——液壓分裂機(jī)，采用液壓分裂機(jī)靜態(tài)分裂施工法及人工手持風(fēng)鎬法相結(jié)合的施工方案進(jìn)行拆除施工。

3. 液壓分裂機(jī)

液壓分裂機(jī)是深圳市凱強(qiáng)力科技有限公司自主研發(fā)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的液壓靜態(tài)分裂的新產(chǎn)品，主要用于建筑石材的開采作業(yè)：大塊礦石（金屬礦、非金屬礦）的二次解體；混凝土構(gòu)件（水泥路面、機(jī)床基礎(chǔ)、橋梁及房屋構(gòu)件）局部和全部拆遷作業(yè)。此作業(yè)方式具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，作業(yè)效率高，成本低、安全、節(jié)能等一些列優(yōu)點(diǎn)，是一種*可以取代二次爆破和手工解體的理想設(shè)備。

3.1 液壓分裂機(jī)原理及作用

3.1.1液壓分裂機(jī)原理

液壓分裂機(jī)是根據(jù)楔塊原理設(shè)計(jì)的——在zui狹窄的孔中向外能夠釋放出*的分裂力。楔器原理分析，在被分裂的巖石上鉆好相應(yīng)直徑和深度的孔，將楔器和兩個(gè)劈塊插入鉆好的孔中，如圖（1）

圖（1）

中間的楔器通過作用力F如圖（2）在兩個(gè)劈塊之間向前運(yùn)動(dòng)，

圖（2）

楔器向前運(yùn)動(dòng)的過程中，受到劈塊對它的摩擦阻力f,和楔器給劈塊的反作用力 ,劈塊受到楔器的反作用摩擦力f，和楔器對它的分裂力還有巖石對它的反作用力 ,通過三角形原理可以求出巖石的理想分裂力，（為楔器與劈塊的單邊夾角，通過斜度可求出）。

3.1.2液壓分裂機(jī)作用

液壓分裂機(jī)利用斜度放大原理，除了克服摩擦力和劈塊的抗拉力，產(chǎn)生的zui大分裂力可達(dá)好幾百噸甚*千噸，分裂力將劈塊向外推壓，被分裂的物體在幾秒之內(nèi)即可產(chǎn)生裂縫或被整塊翹起如圖3、4所示：

圖3 分裂機(jī)分裂效果

圖4 分裂機(jī)分裂效果

3.2利用液壓分裂機(jī)施工的方法

1）布孔

根據(jù)施工現(xiàn)場鋼筋網(wǎng)的分布狀況，采用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)，避開鋼筋，鑿40mm的孔，孔與孔之間的間距是大約是500cm，如圖5所示：

圖5

2）破拆分離

a. 在預(yù)先打好的孔中，插入液壓劈裂機(jī)，調(diào)整分裂方向，使其分裂方向一致如圖6所示；

圖6

b. 分裂產(chǎn)生兩種效果：①直接產(chǎn)生裂縫；②剝離撬起大塊鋼筋混凝土塊如圖7、8；

圖7

圖8

c. 用風(fēng)鎬將液壓分裂機(jī)分裂開的大塊碎石破碎如圖9；

圖9

d. 采用挖機(jī)裝渣，清理現(xiàn)場。

3）施工要求與投入的機(jī)械、人員配置如下表所示：

表1 一個(gè)標(biāo)段機(jī)械設(shè)備配置計(jì)劃

序號(hào)	設(shè)備名稱	規(guī)格型號(hào)	單位	數(shù)量	備注
1	液壓巖石分裂機(jī)	QL—Y28	臺(tái)	3
2	大功率空壓機(jī)		臺(tái)	1
3	空壓機(jī)	15m3/min	臺(tái)	1
4	風(fēng)鎬		條	6
5	風(fēng)槍		條	3

表2 一個(gè)標(biāo)段現(xiàn)場生產(chǎn)人員配備

序號(hào)	名稱	人數(shù)	備注
1	技術(shù)人員	3
2	安全員	1
3	作業(yè)隊(duì)長	1
4	機(jī)械操作手	8
5	技術(shù)工	12
6	普工	75

3.3 結(jié)合施工現(xiàn)場液壓分裂機(jī)的改進(jìn)

根據(jù)兩三天現(xiàn)場施工使用現(xiàn)狀，北環(huán)公路局物資部蔡部長對分裂機(jī)提出了一些改進(jìn)：

3.3.1對液壓分裂機(jī)楔器的改進(jìn)

原先分裂機(jī)楔器的形狀是順錐形的，如圖8：產(chǎn)生的分裂力是從口部順延到底部，這種施工工藝適合于大理石和花崗巖的分裂，用于水泥混凝土的分裂效果不好，水泥的抗拉強(qiáng)度不夠，造成分裂塊較小，效果不明顯，根據(jù)這一現(xiàn)狀，將液壓分裂機(jī)的組合楔器外圓采用倒錐如圖9，分裂時(shí)使混凝土底部先接觸，從而加大混凝土孔與楔器的接觸面積，從底部向上產(chǎn)生分裂，從而加大分裂面積，甚至在有的地方產(chǎn)生分裂層的剝離，從而產(chǎn)生更大的分裂面積。

圖8 圖9

3.3.2液壓分裂機(jī)油冷設(shè)備

鑒于施工時(shí)間緊迫，每天要求的施工時(shí)間在20小時(shí)左右，換人不停機(jī)的操作方法，正值高溫季節(jié)（高達(dá)37），太陽直射地面表明溫度達(dá)到40多度，液壓分裂機(jī)長時(shí)間高壓溢流，油箱溫度達(dá)到90多度，鑒于此情況，專門增加了油冷系統(tǒng)，從而使油溫在高溫高壓長時(shí)間使用下，保證油溫在60度左右，保證了液壓元器件的使用。

3.4 工程成本核算

八個(gè)人一個(gè)班組施工中，使用風(fēng)鎬作業(yè)，拆除下來的巖石僅巴掌大小，日均拆除量約10平米，而同樣的班組配置中，使用風(fēng)槍與液壓劈裂機(jī)作業(yè)日均拆除量可達(dá)200平方米左右，液壓分裂機(jī)每一次拆除下來的石塊都有0.5平米大小，因此液壓分裂機(jī)的拆除效率約是風(fēng)鎬的20倍，拆除、省時(shí)省力、節(jié)約成本，是北環(huán)路面拆除的*設(shè)備。7月18日新的施工設(shè)備與施工方案在樣板標(biāo)段試用后，效果十分明顯，至7月24日始在北環(huán)施工的各標(biāo)段推廣新方案的施工，到7月29日統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，工期進(jìn)度已拆除2萬平米路面，已完成整個(gè)工期的17%，遠(yuǎn)超預(yù)計(jì)進(jìn)度的30%。

4. 結(jié)論

自7月18日北環(huán)高速公路大修工程正式開工后，經(jīng)過實(shí)地工地的施工，采用液壓分裂機(jī)靜態(tài)分裂施工法及人工手持風(fēng)鎬法相結(jié)合的施工方案進(jìn)行拆除施工厚混凝土鋼筋的拆除不負(fù)眾望，表現(xiàn)十分地出色。

：鄭工

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