淺析橋面混凝土鋪裝層鑿除方案

方艷紅

中鐵大橋局武漢分公司，湖北武漢 430050

0 引言

橋面鋪裝層的鑿除，既要將鋪裝層完全從橋面剝離，又不能損傷原橋梁梁體。本文結(jié)合武漢市江漢二橋改造工程中橋面系的改造，分析橋面混凝土鋪裝層鑿除的各種方案，并從中選擇最優(yōu)的方案，達(dá)到高效優(yōu)質(zhì)的施工目的。

1 工程概況

江漢二橋全長566.2m，橋面總寬26m，行車道寬21m，雙向四車道，瀝青路面。橋梁總體布置為4×32.9＋（83.95+135+83.95）+4×32.9m，全橋共11孔，12個(gè)墩臺(tái)。主橋橋面縱坡為1%，引橋橋面縱坡為2%。

橋面鋪裝層主要分布在引橋及掛梁簡(jiǎn)支T梁上，共計(jì)長362m，總寬度21m，總面積7 602m2。橋面鋪裝層厚度3cm～21.3cm，混凝土標(biāo)號(hào)為200號(hào)混凝土，混凝土內(nèi)布設(shè)粗鋼絲網(wǎng)片。

2 主要工程內(nèi)容

將原橋面混凝土鋪裝層鑿除，鋪設(shè)新的C50鋼纖維混凝土。原鋪裝層鑿除時(shí)，既要將鋪裝層混凝土與梁體完全剝離，但不能損傷梁體。且施工工期較緊，必須優(yōu)質(zhì)高效完成。

3 施工方法

為達(dá)到優(yōu)質(zhì)高效的鑿除目的，根據(jù)混凝土強(qiáng)度及厚度考慮鑿除方案，并從中優(yōu)化選擇一種或幾種方案進(jìn)行施工。下面簡(jiǎn)單介紹在江漢二橋改造過程中使用的幾種方案。

3.1 風(fēng)鎬鑿除

考慮到混凝土標(biāo)號(hào)較低，厚度較小，擬采用風(fēng)鎬鑿除。

風(fēng)鎬是一種手持機(jī)具，風(fēng)鎬由配氣機(jī)構(gòu)、沖擊機(jī)構(gòu)和鎬釬等組成，風(fēng)鎬作業(yè)時(shí)，使鎬釬頂住混凝土面，另一端通入氣缸，推壓手柄套筒，壓縮柱塞閥的彈簧而接通氣路，在氣缸壁的四周有許多縱向氣孔，配氣閥隨即自動(dòng)配氣，氣缸后端裝有配氣閥箱。使沖擊錘不斷往復(fù)運(yùn)動(dòng)，打擊釬尾，破碎混凝土。

在實(shí)際操作過程中，配置了兩臺(tái)高壓移動(dòng)空壓機(jī)及30把風(fēng)鎬，進(jìn)行地毯式鑿除。但由于鎬釬接觸面積較小，每次鑿除掉的混凝土面積過小，效率極低。并且風(fēng)鎬采用人工鑿除，風(fēng)壓過大容易造成風(fēng)管脫落，極易造成人員受傷，不具安全性。就鑿除效果而言，鑿除的混凝土部分不能完全從梁體剝離，無法達(dá)到工程質(zhì)量要求。并且風(fēng)鎬鑿除時(shí)鎬釬損耗率大，不具備經(jīng)濟(jì)效益。

考慮到鋪裝層為后澆混凝土，以后澆混凝土與原梁體結(jié)合面粘結(jié)力為突破口，擬采用小塊起撬的方案，先將橋面混凝土用切縫機(jī)切割成50cm×50cm的小塊，切縫深度按照混凝土厚度進(jìn)行切割，并切斷粗鋼絲，再利用風(fēng)鎬的振動(dòng)從兩面振動(dòng)鋪裝層與梁體的結(jié)合面，使結(jié)合面的粘結(jié)力破壞，再用撬杠將小塊混凝土撬起，達(dá)到混凝土從梁體剝離的目的。這種方案利用結(jié)合面的粘結(jié)力不及混凝土強(qiáng)度的特點(diǎn)，在破壞粘結(jié)力時(shí)，不使小塊混凝土破損，可以整體撬起，提高了鑿除的工效，鑿除效果也比風(fēng)鎬直接鑿除的好。

3.2 “啄木鳥”鑿除

“啄木鳥”鑿除的原理與風(fēng)鎬鑿除原理是一致的，不同的是風(fēng)鎬是借助人的推力反作用在混凝土上，而“啄木鳥”鑿除借助的是挖掘機(jī)液壓臂，顯然“啄木鳥”的振動(dòng)力更大。

在使用“啄木鳥”鑿除時(shí)，一樣的也需要將混凝土切割成50cm×50cm的小塊，然后借助“啄木鳥”的振動(dòng)，破壞鋪裝層與梁體的結(jié)合面，達(dá)到剝離的目的。這種方案振動(dòng)力大，工效快，但也存在缺點(diǎn)，首先，由于“啄木鳥”的振動(dòng)力無法控制，無法設(shè)置到適當(dāng)?shù)姆秶?，振?dòng)力過大時(shí)會(huì)損傷到梁體，可能將梁體翼緣板頂面擊穿，造成結(jié)構(gòu)質(zhì)量隱患；其次，由于振動(dòng)力過大，會(huì)使粘結(jié)力破壞之前將小塊混凝土鑿碎，達(dá)不到整體起撬的結(jié)果；然后，對(duì)于混凝土厚度較小處，“啄木鳥”尖嘴相對(duì)過大，振動(dòng)力無法傳遞到結(jié)合面，直接將混凝土擊碎，達(dá)不到剝離效果；最后，“啄木鳥”鑿除時(shí)噪音太大，夜間施工時(shí)影響周圍居民生活環(huán)境，造成較壞的社會(huì)影響。因此次方案不可行。

3.3 靜態(tài)爆破技術(shù)

靜態(tài)爆破劑進(jìn)行破碎的機(jī)理主要是靠破碎劑在被破碎體內(nèi)發(fā)生緩慢的化學(xué)反應(yīng)和物理變化而使晶粒變形、溫度升高、體積膨脹，以致逐漸增大對(duì)孔壁的靜膨脹壓力作用，使介質(zhì)產(chǎn)生龜裂而解體。

靜態(tài)爆破劑是以特殊硅酸鹽、氧化鈣為主要原料，配合其他有機(jī)、無機(jī)添加劑而制成的粉狀物質(zhì)，典型的化學(xué)反應(yīng)式為：CaO+H2O→Ca（OH）2+6.5×10^4 J。當(dāng)氧化鈣變成氫氧化鈣時(shí)，其晶體由立方晶體轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)三方偏三角面體，這種晶體的轉(zhuǎn)化，會(huì)引起晶體體積的膨脹。如果將它注入孔內(nèi)，這種膨脹受到孔壁的約束，壓力可上升到50MPa，大于混凝土的抗拉強(qiáng)度，介質(zhì)在這種壓力作用下會(huì)產(chǎn)生徑向壓縮應(yīng)力和切向的拉伸應(yīng)力。

靜態(tài)爆破技術(shù)在本工程實(shí)施過程中，由于鋪裝層混凝土中布設(shè)有粗鋼絲網(wǎng)片，粗鋼絲抗拉強(qiáng)度大于靜態(tài)爆破劑的膨脹壓力，無法將混凝土膨脹開裂，因此，靜態(tài)爆破技術(shù)在本工程實(shí)施失敗。

3.4 劈裂機(jī)鑿除

風(fēng)鎬鑿除和“啄木鳥”鑿除是用高頻的外力強(qiáng)力沖擊結(jié)構(gòu)物表面，從而摧毀混凝土結(jié)構(gòu)。然而，由于混凝土有很高的抗壓強(qiáng)度，因此很多情況下以強(qiáng)制強(qiáng)，效果并不好。

劈裂機(jī)是利用混凝土抗拉強(qiáng)度低的特性和安全可靠的楔形塊組的工作原理發(fā)展起來的。首先用普通的鑿巖機(jī)在鋪裝層上鉆出一個(gè)設(shè)定直徑和深度的孔，將分裂機(jī)放入孔中，中間楔塊在60MPa液壓力的推動(dòng)下，使一對(duì)反向楔塊向孔的兩邊撐開，當(dāng)撐力超過其抗拉強(qiáng)度時(shí)，就可以將被拆除的結(jié)構(gòu)從內(nèi)部裂開，細(xì)鋼筋可同時(shí)被拉斷。

劈裂機(jī)以液壓油為能源，并巧妙地應(yīng)用斜契原理，使劈裂頭分裂力達(dá)到幾百噸，甚至上千噸，這樣就可以在幾秒鐘時(shí)間內(nèi)把上千噸的巨石輕而易舉地劈裂開來。劈裂機(jī)在本工程應(yīng)用過程中，首先也是用切縫機(jī)將鋪裝層切割成50cm×50cm的正方形塊，然后在正方形的中央用鑿巖機(jī)鉆一個(gè)直徑4cm～5cm，深度同鋪裝層厚度一致的孔，將劈裂機(jī)的鴨嘴頭放入孔內(nèi)，開啟液壓油閥門，幾秒鐘后，當(dāng)油壓達(dá)到35MPa～40MPa時(shí)，混凝土塊從劈裂機(jī)孔處向四周出現(xiàn)裂縫，并逐漸擴(kuò)散，最終將混凝土塊劈開，通過劈裂機(jī)鴨嘴頭的特殊構(gòu)造，混凝土劈開后，鴨嘴頭會(huì)將孔處混凝土從內(nèi)部頂出，加劇混凝土破壞。

劈裂機(jī)具有體積小、重量輕、操作方便、安全可靠、使用靈活、工作效率高、工作時(shí)無振動(dòng)、無沖擊、無噪音、無粉塵、分裂方向可控制、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)。

4 結(jié)論

通過對(duì)以上4種鑿除方案的比較，結(jié)合江漢二橋改造工程的實(shí)際，最終選擇使用小塊風(fēng)鎬起撬鑿除和劈裂機(jī)鑿除方案為最優(yōu)方案。