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以广州北环高速公路改造工程为例

摘要：本文以广州北环高速公路改造工程的实际案例为切入点，深入探讨中国路面桥梁拆除施工工艺的优化与施工方案的改进，介绍了路面桥梁中引进的新型设备——混凝土分裂机的作业原理与操作方法以及新工艺法的成本核算。

关键词：北环高速公路  混凝土分裂机  路面桥梁拆除工艺法

一、工程概况：

广州北环高速公路（以下简称“北环”）是我国90年初期建成并投入运营的，是国内早通车的高速公路之一，西起沙贝连接广佛高速公路，东至广氮连接广深高速公路和东南西环高速公路，是广州市东西走向的交通大动脉，现日均车流量达到16万车次。北环至今已运行近20年，路桥病害严重，存在安全隐患，现对北环高速公路进行大修整治，我部施工路段为广清立交至岑村立交区间，全长22公里、路面面积约23万平方，工期预计为120天，路面拆除工期预计约90天，日均拆除量需达3400平米。

北环高速公路高架桥改造是在原有桥梁构造不变的基础上对桥面钢筋混凝土的整修，同时要保持高架桥下面的交通正常运行，因此禁止使用炸药与破碎锤敲击，如果使用破碎锤作业，会导致高架桥下面的交通全部瘫痪，同时夜晚不能打扰周边民众休息也没有配置夜间施工作业照明灯，禁止夜间施工作业，因此种种方案被迫取消。工期十分紧张，必须在90天内完成全部钢筋混凝土路面桥面的拆除工程，同时工人在路面温度高达50摄氏度左右的高温环境下作业，工人作业条件相当艰苦，如果完全采用人工打钎等体力方法拆除路面工程，工期必将会被严重拖延，后果不堪设想。

    针对上述情况，结合施工生产要素及施工生产能力与工期进度，按照“管超前、严工艺、快破碎、不爆破、强拆除、快封闭、勤测量、速反馈”的施工原则，在保证高架桥基础结构不变情况下，采用三部台阶法进行施工。桥面下部保留核心带，桥面上部采用风枪打孔，液压分裂机开挖破碎，挖掘机清渣，再同步进行浇灌铺路工程施工。

二、路面钢筋混凝土拆除施工方案

根据北环公路施工的特点与工期的特殊情况，并结合特殊的施工条件与作业环境，必须制定新的施工工艺法才能确保任务的完成与保证工程质量。

北环路面拆除工程工期紧，拆除量大，高温作业，施工环境非常恶劣，需要拆除的钢筋混凝土路面是12—35公分段，不可破坏桥梁结构，受力分布不均匀，厚度不一致，拆除技术要求高、度要求准、施工难度大，采用破碎锤或小面积爆破施工容易破坏桥面结构，影响桥下周边的交通运输，采用人工打钎会严重拖延工期，经我部仔细研究了现场实际情况，借鉴类似工程的施工经验，多方听取国内外路面桥梁拆除专家意见，从4月初始，我们制定调整了几十套的施工方案，终确定采用深圳市凯强力科技有限公司研发生产的液压岩石分裂机静态分裂施工法及人工手持风镐法相结合的施工方案进行拆除施工。7月18日工程启动之日，在样板标段我们采用新施工法与新型设备。

（一）、施工原理

    在本次施工方案中，我们采用的是深圳市凯强力科技有限公司的新型拆除设备——液压分裂机，它由液压泵站和分裂器两大部分组成。由泵站输出的超高压油，驱动油缸产生巨大推动力，并经机械放大后，分裂坚硬的路面钢筋混凝土。

分裂原理示意图：

    液压分裂机作业方式是：首先经过测量后在路面上凿岩孔，然后将分裂机上复合楔插入岩孔内，复合楔在液压推动下，复合楔两个半圆块逐渐张开，对孔壁施加压力。随着液压推动力不断加大，两个半圆块对孔壁施压也不断增大。当这种压力增大到超过孔壁抵抗能力时，岩孔壁就会失稳而分裂。劈力在岩孔中的表现如图1所示。

图1                          图2

1、劈力大小；2、劈力方向；3、劈力作用点；4、岩孔；

5、复合楔；6、液压劈裂机；

图中1、2、3数字分别代表复合楔施加孔壁的劈力三要素；即大小、方向和作用点。

复合楔在岩孔中压迫孔壁，在孔壁没有失稳破裂的情况下，压力线呈圆锥形态。从压力线图可得知：

1——孔壁受力大小；随岩孔高程变化而变化，孔口小，可视为O；复合楔前端接触点处大（产生应力集中效应）。

2——孔壁受力方向：是垂直于孔壁呈放射状态的圆面。

3——孔壁受力作用点：作用点集合成面，就是岩孔圆周壁。

液压分裂机作用于孔壁的大受力点，在复合楔前端与孔壁接触处。此处孔壁将是抵抗外力小的地方。当此处受到外力作用超过自身抵抗能力时，则此处孔壁就会失稳而断裂。所以，复合楔插入岩孔深度，就是物体分裂的大深度。除非此处孔壁的上或下还有比它抵抗力更小的弱面，也会提前从更小的弱面随机漂斜分裂。

普通液压分裂机的复合楔长度有限（Φ40岩孔有：150mm、250mm、350mm、450mm），所以， 它分裂物体的深度也有限，一般不会超过复合楔插入深度。

（二）、主要施工方法

1.布孔

利用在施工现场设置测量控制网，采用全站仪进行测量施工控制，根据拆除路面的厚度，确定凿孔深度、布控完成后，经监理人确认后进行下一步工作。

2.拆除施工

桥梁路面拆除主要采用液压岩石分裂机进行破碎拆除，液压岩石分裂施工时，由路面的终点向起点进行施工，路面桥梁拆除工程中我们采用风枪、液压劈裂枪、风镐配套流水线式的作业方案，首先根据拆除路面的厚度，确定凿孔深度、以及选取的劈裂枪的数量（3支）；然后采用风枪钻孔，风枪采用15m3/min移动式柴油空压机供风，孔距40—60cm 、孔深15—35cm左右，孔径采用42mm的钻头，打完孔后，插入劈裂枪，分裂混凝土路面，破坏路面混凝土结构后依断裂层拆除，混凝土路面的岩石拆除下来后，采用挖机装渣，15t自卸车拉运至监理*的弃渣场废弃，在个别石块经分裂机分裂后仍很紧，挖机无法装运时，风镐进行敲击，迅速破碎大块石块。

 （三）、施工要求与投入的机械、人员配置

施工要求

一个标段机械设备配置计划表

一个标段现场生产人员配备

（四）、液压分裂机施工前注意事项：

，首先，要检查设备各部位是否安装完毕，各连接部位是否牢固可靠设备各部件是否正常；

第二，用风枪在路面上钻孔，钻孔深度一般为100—350mm。钻孔时注意，钻孔的方位应垂直于孔所在的表面，孔的大小应与分裂机的直径相适应，钻孔的深度比楔块组件插人长度深ll0～150mm。严禁打斜孔和浅孔，不应在受力不好的位置打孔。

第三，将劈裂器插人孔中，根据需要适当调整劈裂方向。

（四）、工程成本核算：

8个人一个班组施工中，使用风镐作业，拆除下来的岩石仅巴掌大小，日均拆除量约10平米，而同样的班组配置中，使用风枪与液压劈裂机作业日均拆除量可达200平方米左右，液压分裂机每一次拆除下来的石块都有0.5平米大小，因此液压分裂机的拆除效率约是风镐的20倍，拆除、省时省力、节约成本，是北环路面拆除的佳设备。7月18日新的施工设备与施工方案在样板标段试用后，效果十分明显，至7月24日始在北环施工的各标段推广新方案的施工，到7月29日统计数据显示，工期进度已拆除2万平米路面，已完成整个工期的17%，远超预计进度的3%。

                             测量

                       混凝土分裂机作业现场

                           胜利的“硕果”