水射流破碎混凝土鋪裝技術(shù)

陳 偉

(上海公路橋梁(集團(tuán))有限公司，上海 200433)

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水射流破碎混凝土鋪裝技術(shù)

陳 偉

(上海公路橋梁(集團(tuán))有限公司，上海 200433)

介紹了水射流破碎混凝土鋪裝技術(shù)的工藝原理，闡述了水射流施工流程及注意事項(xiàng)，并分析了該技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，從噪聲與廢水處理兩方面，提出了水射流施工技術(shù)的改進(jìn)建議。

水射流，混凝土，高壓水泵，施工工藝

0 引言

某城市高架快速路，是區(qū)域內(nèi)的重要交通通道之一。由于繁重的交通流量，以及超重車與集裝箱卡車的作用，該高架橋面結(jié)構(gòu)損壞嚴(yán)重。因此該高架大修的主要工作為橋面混凝土鋪裝層的重建施工。在新鋪裝施工前，必須先行破除原有的8 cm鋼筋混凝土橋面鋪裝。為保障施工期間周邊交通正常運(yùn)行，加快施工進(jìn)度，保證鋪裝層下板梁結(jié)構(gòu)安全，故采用水射流施工工藝。

1 新技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 設(shè)備簡(jiǎn)介

水射流施工設(shè)備主要組成部分為銑刨機(jī)器人和高壓泵，另外配套高壓水管、消防水管和運(yùn)輸車輛等。

主要設(shè)備見圖1，圖2。

1.2 工作原理

高壓水射流的工作原理是大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)高壓泵站中的高壓水泵，高壓水泵輸出高壓水，傳送到銑刨機(jī)器的噴嘴，產(chǎn)生100 MPa～280 MPa的高壓水射流作用于混凝土表面，使其發(fā)生沖擊破碎。高壓水鉆入多孔復(fù)合材料混凝土表面的微孔中，當(dāng)高壓水的內(nèi)壓力(或外擴(kuò)力)大于混凝土材料內(nèi)部的內(nèi)聚力(或抗拉強(qiáng)度)時(shí)，混凝土就被破碎。

工作原理見圖3。

2 工程實(shí)施方案

2.1 水射流施工工藝流程

水力破除混凝土鋪裝的施工流程見圖4。

2.2 施工工藝

1)準(zhǔn)備工作。a.水力破除混凝土設(shè)備在場(chǎng)外進(jìn)行安裝、調(diào)試并驗(yàn)收合格后運(yùn)輸?shù)焦さ?，將設(shè)備按方案中指定的位置擺放到位。b.現(xiàn)場(chǎng)按每200 m～300 m的間距設(shè)置取水點(diǎn)，需確保是潔凈的水源，以避免損壞設(shè)備。c.測(cè)量人員根據(jù)多套設(shè)備同時(shí)施工的需要分別準(zhǔn)確放樣。

2)混凝土破碎。a.設(shè)備操作人員用消防水管連接取水點(diǎn)，并用高壓水管將高壓泵與銑刨機(jī)器人連接。b.打開水閥，啟動(dòng)高壓泵及銑刨機(jī)器人，銑刨機(jī)器人將100 MPa～280 MPa的高壓水流射入混凝土表面，進(jìn)行破碎工作。c.操作人員跟隨銑刨機(jī)器人觀察、測(cè)量破除橋面鋪裝混凝土深度，根據(jù)破碎情況調(diào)整水量、水壓，達(dá)到要求的破碎深度后操作銑刨機(jī)器人向前移動(dòng)。d.銑刨機(jī)器人一次作業(yè)的有效長(zhǎng)度可以達(dá)到40 m～50 m，有效寬度為1.5 m，以一個(gè)車道約4 m寬計(jì)算，機(jī)器人來回運(yùn)行3次即可完成一個(gè)作業(yè)面。e.完成一個(gè)作業(yè)面后向前移動(dòng)高壓泵，銑刨機(jī)器人繼續(xù)進(jìn)行銑刨工作。

3)注意事項(xiàng)。a.設(shè)備維修、保養(yǎng)人員隨時(shí)注意檢查高壓水管和高壓泵有無漏水現(xiàn)象。b.銑刨機(jī)器人破碎混凝土后及時(shí)清理并運(yùn)輸廢渣，以便于觀察和掌控銑刨機(jī)器人的破碎深度，防止破碎深度達(dá)不到要求或者是超過深度而破壞鋪裝層下的板梁結(jié)構(gòu)。c.施工過程中，利用瀝青面層銑刨后的工作面作為集水坑，中間設(shè)置海綿進(jìn)行過濾攔截，對(duì)廢水進(jìn)行過濾沉淀處理。同時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)利用隔離棚和防塵罩作為隔擋裝置減小噪聲、防止碎石濺出。

3 應(yīng)用評(píng)價(jià)

3.1 優(yōu)點(diǎn)

1)施工速度加快：水射流鑿除混凝土與傳統(tǒng)鎬頭機(jī)破除鋪裝層相比，施工速度大大加快，高壓水射流最大功效為15 m2/h；傳統(tǒng)鎬頭機(jī)功效為5 m2/h。在快速施工方面優(yōu)勢(shì)很大。

2)施工質(zhì)量能得到保障：水射流工藝破除混凝土過程中深度隨時(shí)可調(diào)控，鑿除精確，對(duì)板梁無結(jié)構(gòu)性損傷影響，在破除完后對(duì)于新鑿毛面效果較好。相比原有傳統(tǒng)工藝，鎬頭機(jī)易將板梁打破。

3)施工中無粉塵：由于為水流切割，高壓水射流在施工過程中無粉塵，相比傳統(tǒng)工藝風(fēng)鎬的粉塵量來說優(yōu)勢(shì)明顯。

4)高壓水射流施工時(shí)對(duì)板梁振動(dòng)沖擊影響小，減少了板梁的損傷。

3.2 缺點(diǎn)

1)無減噪措施時(shí)，噪聲與傳統(tǒng)風(fēng)鎬相當(dāng)；2)施工用水消耗較大，產(chǎn)生廢水相應(yīng)增加。

3.3 改進(jìn)建議

1)噪聲處理。水射流工藝噪聲由兩方面產(chǎn)生，一方面為水射流本身的沖擊混凝土破碎噪聲，另一方面為配套設(shè)備中高壓水泵加壓產(chǎn)生的，可采取的改進(jìn)措施有：

a.針對(duì)水射流本身的沖擊混凝土噪聲，對(duì)水射流設(shè)備增加外包圍擋，做好圍擋的隔音措施；b.配套設(shè)備采用集裝箱化安置，做好集裝箱內(nèi)的隔音工作。

2)廢水處理。經(jīng)工作人員對(duì)水射流沖出的廢水取瓶進(jìn)行沉淀取樣，發(fā)現(xiàn)該廢水基本在沉淀3 h后，分層變清，故可得出結(jié)論，廢水中的物質(zhì)基本為可沉淀顆粒物。以下為廢水處理改進(jìn)措施：

a.廢水處理按三步走，即收集→沉淀→排放；b.廢水收集：廢水收集采用塑料膜引流至沉淀區(qū)域；c.廢渣攔截：引流段中間設(shè)置幾條海綿帶對(duì)廢渣進(jìn)行攔截；d.廢水沉淀：利用瀝青面層銑刨后的工作面作為集水坑進(jìn)行沉淀；e.用水泵將沉淀后的水排入城市雨污水系統(tǒng)。

[1] 申 燚.ANSYS在高壓水射流切割水泥混凝土路面中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)，2008(2)：43-44.

[2] 李萬莉,徐寶富,申 燚.水射流破碎水泥路面的微結(jié)構(gòu)損傷模型及仿真[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2005(1)：78-79.

On pavement technique of water jet breaking concrete

Chen Wei

(ShanghaiRoadandBridge(Group)Co.,Ltd,Shanghai200433,China)

The paper introduces the craft principle for the pavement technique of the water jet breaking concrete, illustrates its procedure and precautions, analyzes its advantages and disadvantages, and points out the improvement suggestions for the technique from the noise and waste water treatment.

water jet, concrete, high-pressure pump, construction craft

1009-6825(2016)16-0139-02

2016-03-26

陳 偉(1979- )，男，工程師

U416

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