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钢筋混凝土切割的应用及其工艺概述



通过在工程中的实际应用,与传统混凝土切割工艺进行比较,本单元重点介绍最新的钢筋混凝土切割工艺,突出显示了该新工艺的优势。
 
1引言
随着我国改革开放步伐的加快,城市建设日新月异。尤其在上海这样的大城市里,地面道路早已不能满足交通要求,城市交通已向上延伸至高架、轻轨,向下延伸至地铁。城市高架道路早在上世纪90年代初就出现了,但由于早期设计缺乏统一规划,有些高架在现在看来不仅不能发挥出应有的作用,反而已成为制约城市建设的因素。如何更好地规划城市交通布局,在现有交通设施的基础上,通过对局部区域进行改建、调整,从而使城市交通更趋合理,这是我国大都市正在不断探索的课题。在对这些高架进行改建、调整时,不可避免地要拆除一部分,同时又要保证另一部分不受影响并可重新利用,这已经成为一个摆在我们面前的难题。在传统的拆除施工对此无能为力时,我国引进的国际上先进的钢筋混凝土切割法具有安全、高效、环保的特点,引起人们的广泛关注。
2混凝土切割工艺概述
数百年来,传统的拆除技术方法一直沿用至今,主要包括人工凿击和锤砸。随着现代技术的发展气动破碎(风镐、气锤)、大型机械破碎(挖机、液动锤)和飞速发展的爆破技术已广泛应用于工程施工中。但是在现代化的都市中,在宁静的生活、幽雅的环境下,人们已经更加重视降低噪音、降低污染、减少振动、高效环保的生态理念,工程施工有了更多的限制。在这样情况下发展起来的静力拆除技术便显现出其优越的特性,尤其在各种建筑结构改造和城市桥梁拆除的施工中。钢筋混凝土切割技术就是一种新兴的静力拆除技术。
钢筋混凝土切割技术主要有碟式切割法和钻石钢线切割法。两者相比,钻石钢线切割法具有更快的切割速度、更大的灵活性和更低的施工噪音。它们作为一项新型的施工技术,引进我国也不过是最近几年的事,但它却受到了众多建筑业人士的关注与兴趣,特别是在建筑改造工程中得到越来越多的应用。碟式切割法打破传统的风镐凿除后气割或定向爆破的施工方法,采用带有金刚石颗粒的切割碟片切割,施工切口整齐、平直,无须事后加工处理,不受施工场地、环境保护、工期、安全原因等条件限制,被广泛应用于各类大型建筑物的结构改造以及切割施工中。钢线切割法设备由大功率油压机、传动定位滑轮及带有金刚石锯齿的钢线组合而成,油压马达通过传动滑轮带动钢线围绕被切割物体高速旋转进行切割,具有施工作业速度快、噪音低、无震动、无粉尘废气污染等优点,而且切口平直光滑,无须做善后加工处理。采用该技术,对于一些对施工有特殊要求的工程,如工期紧迫、环保要求高,以及一些大型混凝土结构拆卸、切割的工程,这些难题即可迎刃而解。
3工程中的实际应用
钢线切割法已在上海许多工程中大显身手。吴淞大桥北引桥的改建工程采用“同步均衡顶升”的创新方案,首先碰到的问题是如何将大桥立柱截断。如果采用传统的施工方法,就是用风镐将立柱凿断,这样不仅速度慢,而且震动大,容易损伤原有桥梁的结构,留下安全隐患。经过研究后决定采用钢线切割法施工,这种施工方法不仅施工速度快,无震动,而且切口平整,噪音小。整个施工过程分钢线切割——同步均衡顶升——接桩三步进行,这样不仅施工周期缩短了一半,而且利用了原有的桥面、立柱、桩基,取得了明显的经济效益。由于施工分东西桥面分别前后施工,一侧施工时另一侧桥面车辆畅通无阻,最大程度上减轻了施工对周围交通带来的压力。
钢筋混凝土切割法在共和新路高架桥拆除施工中也发挥了重要的作用。它用大型的油压金刚石锯碟式切割机和钻石钢线切割机将桥身分解,然后逐块拆卸运走。共和新路高架桥拆除工程分为三大部分:防撞墙拆除、板梁拆除和盖梁拆除,其中防撞墙拆除使用了碟式切割法。由于防撞墙外侧是人行道,为防止施工中碎屑溅出,所以要在防撞墙外侧搭设双排施工脚手架。该部分防撞墙所处位置与南北高架和匝道的接缝位置重合,所以必须以外侧切割,切割线与桥面板梁的上缘齐平。沿板梁上端面的坡度在防撞墙的外边划出切割线,在匝道口上架设切割机开启动力设备,依次进行切割,切割线的坡度与路面一致。拆除板梁时首先在板梁上切割缝隙,然后手工凿除盖梁端部的横向限位,再用逼裂机将板梁横向分离后吊运。盖梁拆除使用了钢线切割法,拆除的施工过程为:搭设满樘支架——释放预应力——金刚链切割——吊装清运。盖梁的拆除计划分解为7块,切割前先在盖梁下方搭设满樘支架,横向长杆错层连接,支架的底部做扩大支撑架。脚手架搭设完以后,用气割的方法破坏锚具,从预应力的张拉端切除夹片,释放掉预应力。在指定的位置架设金刚链切割机,在混凝土块上种植钢筋做成两对吊耳,通过钢丝绳与两台50吨履带吊连接,并收紧钢丝绳。开动金刚链切割主机进行切割。为防止立柱偏心受压,切割时对称进行,先两翼再中间,最后结合部。整个切割拆卸过程效率高、无震动、无粉尘、噪音低,杜绝了传统施工方法给桥梁整体结构造成的破坏及对周围环境造成的各种污染。拆桥期间不用进行全封闭,保证高架下面道路正常通车,减轻施工对城市交通带来的压力。
逸仙路高架道路改建工程是将原有高架落地段延伸至吴淞大桥前,是连接逸仙路和同济路高架的唯一通道。本工程中老桥需拆除后再新建高架,施工顺序为拆除防撞墙——拆卸板梁——拆除盖梁——接高立柱——新建盖梁——架梁——桥面施工,其中拆除盖梁是施工中的一个难点,需重点解决这个问题。由于该处盖梁全宽为18m,每个盖梁重量约140吨,高度从4m~12m,而且周围没有道路可以分担逸仙路的交通压力,施工场地十分狭小,如何安全、快速地将这10片盖梁拆除成了困扰施工人员的一大问题。定向爆破由于作业面大,影响交通而被排除;而用风镐凿除后气割的方法,一则工期长,施工过程中碎石飞溅、尘土飞扬,而且有较大的噪音,二则施工所需的施工人员多,劳动强度大。经过反复研究、探讨、论证,通过对各种方案的比较,最后决定采用钢线切割法施工,将盖梁切割成三块,然后用吊机吊放到地面上进行破碎。前两个盖梁由于高度较小、施工场地相对较大,直接用风镐破碎;第三至第十片盖梁则搭设临时支架,施工人员在盖梁上进行切割施工。施工步骤如下:
1、搭临时支架;
2、切除两侧悬臂;
3、切割盖梁与立柱的结合部。
在施工前将盖梁划分为重量大致相等的三段,每段重量约为30吨~40吨,计算出切割位置并在盖梁上划出切割线。施工前先用气割破坏锚具,从预应力的张拉端切除夹片,释放掉预应力。在施工时,由于原有盖梁中的预应力被释放,结构的强度和刚度有很大程度降低。为保证施工安全,在盖梁悬臂切割的时候用50吨吊机在预先确定的吊点处托住该段盖梁,直至到该悬臂完全切割完毕后吊放到地面。
切割的具体步骤为:首先在盖梁上指定位置架设钢线切割机,将380V、220V交流电源以及充足的水源敷设到施工现场并与主机连接好。将金刚链围绕切割线与切割机连接并固定,然后开动切割机主机进行切割。由于切割部位盖梁钢绞线靠近顶端,因此采用由下往上切割的办法,先切割混凝土及普通钢筋,最后切断钢绞线。
盖梁两侧的悬臂切割完毕后进行立柱的切割。由于钢线切割法具有切口平整、震动小的优点,在对立柱进行切割的时候甚至不需要进行特别的加固措施。钢线切割还有一个可以远程控制的优点,将切割机放在盖梁的中间节段上,金刚链围绕立柱切割线固定好即可进行切割施工。切割下来的盖梁节段已经没有利用价值,在立柱切割完毕后用履带吊机将盖梁的中间节段吊放到地面上,再和先前切割的盖梁悬臂段一起进行破碎。
采用钢线切割法对逸仙路老桥的钢筋混凝土盖梁进行拆除施工,仅用了短短十天即完成了八个盖梁的切割,共计切了32个截面,安全、快速、高效地完成了施工任务,达到了预期的目标,没有对交通造成大的影响,并取得了较好的经济效益。