第一篇：運(yùn)用金剛石繩鋸整治橋梁梁端頂死病害

運(yùn)用金剛石繩鋸整治橋梁梁端頂死病害

張 濤

哈爾濱鐵路局工務(wù)處150006

摘 要：通過對哈爾濱鐵路局管內(nèi)橋梁梁端頂死病害的分析，說明該病害對運(yùn)輸生產(chǎn)安全的嚴(yán)重影響，根據(jù)管內(nèi)橋隧維修費(fèi)用不足的現(xiàn)狀，提出利用繩鋸整治梁端頂死病害。關(guān)鍵詞：橋梁 繩鋸 病害 整治

在我局現(xiàn)有的鐵路混凝土橋梁中，有沙俄、日偽時(shí)期的，有建國前的，也有大躍進(jìn)、文革及改革開放之初的，建成年代最久的已超過100年。這些橋隧涵的一大部分由于設(shè)計(jì)、施工的缺陷和長期使用過程中的損傷、老化或?yàn)?zāi)害，造成結(jié)構(gòu)開裂、腐蝕、耐久性能下降、抗震防災(zāi)性能不良，甚至承載力不足等諸多影響其安全及使用功能的問題，特別是近幾年列車提速、長大重載和運(yùn)量的增長對橋梁的養(yǎng)護(hù)維修提出了更新更高的要求，所帶來的問題也更為突出。

一、橋梁梁端頂死病害概況

哈局的橋隧設(shè)備大部分是在帝俄、日偽時(shí)期修建的，其余部分線路是也在1960至1970年代修建。橋隧設(shè)備使用年久，設(shè)備陳舊，病害嚴(yán)重，而且地處嚴(yán)寒地區(qū)，凍結(jié)深度大，部分橋梁擴(kuò)大基礎(chǔ)埋深位于凍結(jié)線以上，以及臺后填土凍脹致使橋臺前傾，造成簡支梁梁端頂死，梁與橋臺胸墻頂死的病害。

據(jù)2012年末統(tǒng)計(jì)，哈局現(xiàn)有橋梁1562座，存在梁端頂死病害橋梁40座54孔。梁端頂死病害的存在，造成梁體不能自由伸縮，頂死位置的梁體混凝土壓潰破碎，并造成局部開裂剝落。

二、病害原因分析

㈠ 嚴(yán)寒地區(qū)地理氣候條件影響

哈局地處嚴(yán)寒地區(qū)，冬季長達(dá)4至6個月，多年的凍融循環(huán)造成橋梁基礎(chǔ)傾斜、下沉、變位等病害較為突出。近年來隨著全球氣候變暖，嫩林、牙林等線多年凍土地段凍土退化較為嚴(yán)重，影響橋梁基礎(chǔ)的穩(wěn)定，墩臺變位造成梁端頂死等病害的出現(xiàn)有所增加。

㈡ 橋梁設(shè)備建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低

哈局管內(nèi)線路建成年代早，大部分為解放前修建，由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件、經(jīng)濟(jì)條件等的制約，橋梁設(shè)備建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，部分橋梁基礎(chǔ)埋置深度不足，造成墩臺變位梁端頂死病害的發(fā)生。

㈢ 含水路基凍脹造成橋臺前傾 臺后路基填土土質(zhì)不良，粘土含量高，臺后路基含水量較大且不能排出，冬季路基內(nèi)積水結(jié)冰凍脹，給橋臺施加橫向凍脹力，造成橋臺前傾，簡支梁游間減小直至頂死。

㈣ 地基軟弱下臥層的塑性流動或沉降引起墩臺變位

由于多年凍土的退化，使原本相對穩(wěn)定的橋梁地基軟弱下臥層發(fā)生塑性流動，首先使橋梁墩臺下沉或傾斜，剪斷支座螺栓、簡單梁游間減小至頂死；其次造成橋臺后路基出現(xiàn)較大范圍的不均勻沉降與滑動，使橋臺受力發(fā)生變化，位置前移，梁端游間減小至頂死，進(jìn)一步發(fā)展將梁體與橋臺胸墻混凝土壓潰破碎。

三、整治方法比選

橋梁墩臺變位與梁端頂死病害的整治，以往我們采取整座橋梁更新改造或更換較短新梁的方法。橋梁更新改造需要對線路進(jìn)行D梁架空，多跨橋梁或高路基地段還需進(jìn)行修建便線便橋施工，對既有橋梁進(jìn)行拆除重新修建，拆除D梁或便線便橋，恢復(fù)路基及線路。橋梁更新改造適用于墩臺變位嚴(yán)重且有發(fā)展，橋梁梁體壓潰破碎無法修復(fù)的嚴(yán)重病害。但對于墩臺變位已穩(wěn)定無發(fā)展，橋梁梁體頂死但無破壞或雖破壞可更換新梁的橋梁，更新改造則沒有優(yōu)勢。橋梁更新改造需要對線路進(jìn)行封鎖及限速運(yùn)行，對行車的影響很大，工期較長，需要投入的資金較多。由于我局橋隧設(shè)備大修費(fèi)用有限，現(xiàn)有病害無法及時(shí)有效整治，致使病害數(shù)量逐年增加。

為了節(jié)約有限的維修資金，通過查閱資料，市場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)利用繩鋸切除橋臺胸墻混凝土整治梁端頂死病害，工期短，費(fèi)用低，對行車干擾小。該方法具有以下特點(diǎn)：

㈠ 繩鋸的定義

繩鋸是利用繩鋸木斷的原理設(shè)計(jì)出來的一種對脆硬材料進(jìn)行切割的一種鋸。繩鋸運(yùn)用金剛石繩索液壓馬達(dá)高速驅(qū)動下切割混凝土，最終實(shí)現(xiàn)一個較完整的靜力切割面。對較大尺寸的混凝土結(jié)構(gòu)物實(shí)行大面積、大體積的整體分離。

㈡ 繩鋸的組成

繩鋸由液壓驅(qū)動器、飛輪、導(dǎo)向輪、繩鋸鏈條（金剛石材料制作而成）組成。

㈢液壓繩鋸的特點(diǎn)

⒈ 液壓繩鋸具有降低勞動強(qiáng)度，操作安全可靠，具備過載保護(hù)功能，動力強(qiáng)勁的特點(diǎn)。因?yàn)樗木€性切割可以使施工截面更加整齊；

⒉ 能夠成倍提高工作速度來縮短施工工期、進(jìn)一步降低勞動力成本、提高競標(biāo)優(yōu)勢、擴(kuò)大所能接受施工工程的規(guī)模；

⒊ 液壓系統(tǒng)自身的安全、可靠和穩(wěn)定性，大大降低了施工設(shè)備的損耗成本； ⒋ 繩鋸這種靜力切割方法最大限度地保存已有結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。由于切割是在金剛石工具磨削鋼筋混凝土的過程中完成的，不存在振動問題，對保留結(jié)構(gòu)無沖擊，不會產(chǎn)生微細(xì)裂縫而影響結(jié)構(gòu)受力和使用壽命；

⒌ 低噪音、無污染。金剛石工具切割過程中電動液壓系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，只有磨削鋼筋混凝土的聲音，施工中沒有高分貝的聲音。施工過程中采用水冷卻和潤滑高速運(yùn)轉(zhuǎn)的金剛石工具，并將磨削掉的鐵屑和混凝土碎屑攜帶走，產(chǎn)生的冷卻水無有害物質(zhì)，冷卻水經(jīng)現(xiàn)場回收后可以重復(fù)利用，采取封閉體系控制水的飛濺；

⒍ 施工快速，對行車干擾小。繩鋸切割效率可達(dá)2m/h左右，快速的切割可以縮短工期，并可以在任意時(shí)間節(jié)點(diǎn)停止作業(yè)，設(shè)備不侵入限界，天窗時(shí)間結(jié)束后可不必拆除設(shè)備2

2開通線路。

四、整治方法 ㈠ 施工程序

施工準(zhǔn)備與安全防護(hù)→支撐腳手架搭設(shè)→施工圍擋及安全標(biāo)識設(shè)置→劃線定位→水鉆鉆孔及繩鋸切割→混凝土塊破碎清除→清理場地、支架拆除。

⒈ 進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查。對需要整治的橋梁梁端頂死病害處所進(jìn)行細(xì)致地調(diào)查，查明橋臺混凝土結(jié)構(gòu)狀態(tài)，明確需要切割混凝土的厚度，以及作業(yè)面距離地面的高度，做好材料準(zhǔn)備工作。

⒉ 在橋臺等需要切割混凝土的部位根據(jù)需要搭設(shè)腳手架，并設(shè)置圍擋、安全標(biāo)識。⒊ 施工范圍放樣。依據(jù)施工圖紙現(xiàn)場放樣，切割厚度按設(shè)計(jì)要求一次到位；在實(shí)際切割范圍內(nèi)，依序標(biāo)注切割路線。

⒋ 根據(jù)切割路線，用水鉆鉆Φ80左右的透孔，以便于金剛石繩穿過。嚴(yán)格按照放樣位置打孔，要求孔位準(zhǔn)確，位置偏差不得超過10mm。

⒌ 在適當(dāng)位置安裝膨脹螺絲，用以固定切割機(jī)與導(dǎo)輪。

⒍ 根據(jù)已確定的切割形式將金剛石繩索按一定的順序纏繞在主動輪及輔助輪上，注意繩子的方向應(yīng)和主動輪驅(qū)動方向一致。

⒎ 按金剛石繩鋸使用說明書，嚴(yán)格遵照操作指南進(jìn)行切割機(jī)具的操作。啟動液壓驅(qū)動器，調(diào)整主動輪提升張力，保證金剛石繩適當(dāng)繃緊，啟動循環(huán)冷卻水，再啟動另一液壓驅(qū)動器，驅(qū)動主動輪帶動金剛石繩索回轉(zhuǎn)切割。切割過程中必須密切觀察機(jī)座的穩(wěn)定性，隨時(shí)調(diào)整導(dǎo)向輪的偏移，以確保切割繩在同一個平面內(nèi)。

⒏ 切割過程中通過操作控制盤調(diào)整切割參數(shù)，確保金剛石繩運(yùn)轉(zhuǎn)線速度在20m/s左右，另一方面切割過程中應(yīng)保證足夠的循環(huán)冷卻水量，以保證對繩鋸的冷卻并帶走粉屑。切割操作做到速度穩(wěn)定，參數(shù)穩(wěn)定、設(shè)備穩(wěn)定。

⒐ 切割結(jié)束拆除繩鋸設(shè)備后，根據(jù)鋸下混凝土塊的狀態(tài)，采取吊裝、推拉、現(xiàn)場破碎等方式拆除。⒑ 對橋臺胸墻切割面進(jìn)行檢查，存在裂紋、掉塊等缺陷應(yīng)進(jìn)行封閉與修補(bǔ)；若切割面存在外露的鋼筋，應(yīng)對鋼筋按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防腐處理，并根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行下一步病害整治施工。

㈡ 注意事項(xiàng)

⒈ 施工前應(yīng)根據(jù)鐵路局有關(guān)規(guī)定辦理施工方案，簽訂施工安全協(xié)議，按規(guī)定辦理施工封鎖手續(xù)。

⒉ 根據(jù)施工現(xiàn)場情況，水、電、機(jī)械設(shè)備等相關(guān)管路的走線擺放嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程，設(shè)備、材料擺放有序。繩索切割過程中，繩子運(yùn)動的方向前面要做好安全防護(hù)，并設(shè)置安全標(biāo)志，施工無關(guān)人員禁止進(jìn)入施工作業(yè)區(qū)域。

⒊ 此整治方法適用于中小橋梁梁端頂死病害的整治，且一般僅對橋臺胸墻混凝土進(jìn)行切割，盡量不針對梁體，特別是預(yù)應(yīng)力梁不能進(jìn)行梁端切割。

五、整治實(shí)例

嫩林線K218+907橋?yàn)?-16m-預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土T形梁橋，該橋梁體存在嚴(yán)重病害，橋臺前傾使梁與橋臺胸墻間頂死，但經(jīng)觀測橋臺變位已穩(wěn)定，經(jīng)過充分的方案比選，保留原有的墩臺，運(yùn)用繩鋸切割橋臺胸墻混凝土的方法整治梁臺頂死病害，對存在嚴(yán)重病害的3孔簡支梁進(jìn)行了更換，從而徹底消除了設(shè)備病害，經(jīng)過2年的運(yùn)營與設(shè)備定期檢查，該橋設(shè)備狀態(tài)良好，沒有新生病害的發(fā)生。

六、總結(jié)

利用繩鋸整治橋梁梁端頂死病害，包括機(jī)械購置費(fèi)、人工費(fèi)、材料費(fèi)等費(fèi)用大大低于傳統(tǒng)拆除方法，且切割面平滑光潔，對既有墩臺與橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與安全沒有影響，由于施工造成的行車干擾要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于全橋更新改造方案。運(yùn)用該方法可以有限的資金解決大部分具備條件的梁端頂死病害處所，緩解設(shè)備病害發(fā)展較快與修理費(fèi)用不足的矛盾。

參考文獻(xiàn)

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[2] Lng.Berend Denkena;劉燕 一種新的金剛石繩鋸系統(tǒng)的開發(fā)及其在建筑施工中的應(yīng)用效果 超硬材料工程，2006，01

作者簡介：張濤，男，哈爾濱鐵路局工務(wù)處路橋科高級工程師，電話033-23945，傳真033-22855，電子信箱：zt999@126.com。