金鋼石繩鋸在切割下穿框架橋工程中的應(yīng)用

史欽華 上海鐵路局浙江鐵道集團(tuán)公司

金鋼石繩鋸在切割下穿框架橋工程中的應(yīng)用

史欽華 上海鐵路局浙江鐵道集團(tuán)公司

近年來(lái),隨著我國(guó)地方經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,為滿足日益增加的車輛通行要求，加快城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，城市道路下穿鐵路立交橋改擴(kuò)建工程不斷增加。在確保鐵路行車安全的前提下,成功拆除原有箱體,成為施工成敗的關(guān)鍵,與傳統(tǒng)的破壞性拆除相比，采用金鋼石繩鋸和液壓墻鋸切割機(jī)切割下穿框架橋方法，具有靜力多角度切割、安全、高效、低噪音、可連續(xù)性作業(yè)等特點(diǎn)。

金剛石繩鋸；切割；框架橋

1 工程概況

蘭溪市城北立交橋擴(kuò)孔工程，位于金千線K21+957，道路下穿金千鐵路，既有4 m+9 m+4 m三孔鋼筋砼框架橋，中孔寬9 m為雙向機(jī)動(dòng)車道，通行凈空為4 m，兩個(gè)邊孔寬4 m為非機(jī)動(dòng)車道和人行道，通行凈空為3 m，框架軸向最外側(cè)長(zhǎng)度為21.5 m。由于地處蘭溪市南北交通主干道，車輛、人員通行十分繁忙，為滿足城市發(fā)展的需要，將既有4 m+9 m+ 4 m三孔框架橋中，千島湖側(cè)的4 m邊孔拆除，新建9 m+4 m兩孔框架橋，與原立交形成4+9+9+4四孔分離式框架橋。該工程時(shí)間緊，任務(wù)重，最影響關(guān)鍵工作是既有4 m箱體拆除，箱頂至軌底凈空為0.8 m，離既有9 m框架的空隙為5 cm-10 cm。如采用人工或機(jī)械鑿除，存在如下問題：一個(gè)是時(shí)間上至少需要一個(gè)月時(shí)間，另一個(gè)是鑿除對(duì)既有9 m框架的振動(dòng)影響。在確保安全下及時(shí)地完成擴(kuò)孔改造任務(wù)，經(jīng)方案的再三比較論證，決定采用金剛石繩鋸和液壓墻鋸切割箱體的方法進(jìn)行拆除。

2 箱體分塊

既有4 m框架穿越金千線和專用線，長(zhǎng)21.5 m,分二節(jié)(10 m+11.5 m)，頂板厚0.35 m,墻高6.1 m,墻厚0.45 m,路面至箱體頂板凈高為3.0 m。為不中斷鐵路行車運(yùn)行，切割分離后的頂板不能用汽車吊吊裝配合施工，而只能采用內(nèi)部支撐卸放的方式，擬采用7 t叉車支撐配合施工。根據(jù)叉車的承載能力、作業(yè)方便及安全上考慮，每塊重量控制在2.5 t左右，具體分塊情況見圖1。

圖1 切割分塊圖

（1）頂板橫斷面方向分3塊，編號(hào)為①、②、③,縱向①號(hào)塊按1.50 m切割,②、③號(hào)塊按2.00 m切割。采用金剛石繩鋸切割。

①號(hào)塊：1.50 m×2.0 m×0.35 m（每塊重2.625t）。

②號(hào)塊：2.00 m×1.0 m×0.525 m（每塊重2.625 t）。

③號(hào)塊：2.00 m×1.0 m×0.525 m（每塊重2.625 t）。

（2）邊墻沿高度方向分2塊,編號(hào)為④、⑤、⑥、⑦,高約1.50 m,縱向分割同②、③號(hào)塊，均為1.50 m。采用液壓墻鋸切割。

每塊尺寸：1.50 m×1.50 m×0.45 m（每塊重量2.53t）

（3）底板及部分邊墻聯(lián)合體編號(hào)為⑧，采用鎬頭機(jī)鑿除。

3 切割機(jī)具選擇

3.1 DS-WS15金剛石繩鋸

（1）技術(shù)參數(shù)

①.驅(qū)動(dòng)輪:2 mm×280 mm；②.額定功率:15 kW；③.額定電壓:400 V-50/60 Hz；④.鋼絲繩速度:0 m/s-27 m/s；⑤.纏繩容量:最大9.2 m；⑥.設(shè)備重量:266 kg；⑦.外形尺寸:1 560×790×930 mm；⑧.防護(hù)等級(jí):TP65

（2）切割原理

金剛石繩鋸切割是金剛石繩索在液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)下繞切割面高速運(yùn)動(dòng)研磨切割體，來(lái)完成切割工作的。由于使用金剛石單晶作為研磨材料，故此可以對(duì)石材、鋼筋混凝土等堅(jiān)硬物體進(jìn)行切割。液壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，并且可以通過高壓油管遠(yuǎn)距離控制操作，所以切割過程中不但操作安全方便，而且震動(dòng)和噪音很小，被切割物體能在幾乎無(wú)擾動(dòng)的情況下被分離。切割過程中高速運(yùn)轉(zhuǎn)的金剛石繩索靠水冷卻，并將研磨碎屑帶走。

（3）切割特點(diǎn)

①不受被切割物體積大小和形狀的限制，能切割和拆除大型的鋼筋混凝土構(gòu)筑物；

②可以實(shí)現(xiàn)任意方向的切割，如橫向、豎向、對(duì)角線方向等；

③快速的切割可以縮短工期。切割效率：2 m2/h左右；

④解決了常規(guī)拆除施工過程中的振動(dòng)、噪音、灰塵及其它環(huán)境污染問題；

⑤遠(yuǎn)距離操作控制可以實(shí)現(xiàn)水下、危險(xiǎn)作業(yè)區(qū)等一些特定環(huán)境下一般設(shè)備、技術(shù)難以完成的切割。

（4）切割工藝

此法亦稱套索鋸切法。其實(shí)質(zhì)是：結(jié)成環(huán)狀的串珠式金剛石繩圍包著被鋸切的巖石，借助于金剛石鋸機(jī)驅(qū)動(dòng)繩輪轉(zhuǎn)動(dòng)與移動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)，牽曳串珠式金剛石繩切割巖石。切割曲線長(zhǎng)度、曲率半徑由大而小在變化。套索鋸切法的工藝為：穿孔-套索-鋸切。穿孔：在鋸切工作面設(shè)計(jì)的位置上先行穿孔，若是垂直鋸切要穿一個(gè)垂直、一個(gè)水平互為直角且相貫通的孔。孔徑為40 mm-70 mm。垂直孔可用鉆機(jī)進(jìn)行，水平孔則要用水平導(dǎo)槽式鑿巖機(jī)，該機(jī)可穿略高于地面的孔，可利用設(shè)備上的標(biāo)桿確保與垂直孔準(zhǔn)確貫通。套索：當(dāng)兩個(gè)穿繩孔貫通后，將串珠式金剛石繩穿入垂直孔，從水平孔中以金屬鉤掏出，將串珠式金剛石繩對(duì)接成無(wú)極環(huán)狀，套在金剛石鋸機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪上。將金剛石繩索撐開，使二個(gè)導(dǎo)向輪與兩個(gè)貫通的孔應(yīng)在同一平面上，方向正確，不能偏斜。鋸切：按照操作要求和步驟進(jìn)行鋸切作業(yè)。切割中的注意事項(xiàng)：①.金剛石繩適當(dāng)繃緊,及時(shí)供應(yīng)冷卻水。②.切割過程要確保切割繩在同一個(gè)平面內(nèi)。③.切割要做到速度穩(wěn)定、參數(shù)穩(wěn)定、設(shè)備穩(wěn)定。

3.2 液壓墻鋸

3.2.1 主要技術(shù)參數(shù)

（1）切割系統(tǒng):齒輪馬達(dá)排量：54 ml/ r；最大工作壓力：200 bar；最大切割深度：73 cm；鋸片直徑：800 mm～1 600 mm；鋸片旋轉(zhuǎn)速度：700 rpm；重量：36 kg

（2）液壓站：電機(jī)功率：最大功率43 kW(在目前國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品中絕對(duì)屬于大功率)；最大工作壓力：210 bar；泵最大流量：110 L/min

3.2.2 工作原理

（1）液壓墻鋸工作運(yùn)動(dòng)包括三個(gè)動(dòng)作：鋸片的自轉(zhuǎn)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和鋸片的切深、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和鋸片的走刀。

（2）工作原理：液壓泵站在380 V電壓的電源驅(qū)動(dòng)下輸出高壓油，進(jìn)而去驅(qū)動(dòng)齒輪馬達(dá)帶動(dòng)鋸片高速自轉(zhuǎn)，利用鋸片自轉(zhuǎn)來(lái)磨削鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行切割；在鋸片自轉(zhuǎn)的同時(shí)，可以利用小馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的鋸臂整體轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)完成切深動(dòng)作；也可以同時(shí)利用另外一個(gè)小馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)整個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的直線移動(dòng)，進(jìn)而完成距離直線切割。

（3）特點(diǎn)：液壓墻鋸具有以下顯著特點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，只需一個(gè)動(dòng)力源即可完成全部動(dòng)作，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，操作安全可靠，具有過載保護(hù)功能，動(dòng)力強(qiáng)勁，提高了切割能力和勞動(dòng)生產(chǎn)率。因?yàn)樗木€性切割可以使施工截面更加整潔；也因?yàn)樗暮?jiǎn)單易操作性可以使勞動(dòng)力成本大大下降；還因?yàn)樗軌虺杀短岣吖ぷ魉俣葋?lái)縮短施工工期、進(jìn)一步降低勞動(dòng)力成本、提高競(jìng)標(biāo)優(yōu)勢(shì)、擴(kuò)大所能接受施工工程的規(guī)模；液壓系統(tǒng)自身的安全、可靠和穩(wěn)定性，也使得您在施工的同時(shí)不必為像鉆機(jī)工作時(shí)斷軸之類的問題而擔(dān)心，大大降低了施工設(shè)備的損耗成本；另外，值得特別注意的是，類似墻鋸切割這種靜力切割已逐步成為一種施工和設(shè)計(jì)理念，因?yàn)樗梢宰畲蟪潭壬媳４嬉延薪Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性.

4 切割方法

（1）切割順序依次為：頂板①、②、③號(hào)，邊墻④、⑤、⑥、⑦號(hào)；先切割專用線一側(cè)10 m箱體，后切割金千正線一側(cè)11.5 m箱體。

（2）操作方法：金剛石繩鋸切割時(shí)，先在切割部位打穿繩孔（TE-76電錘），再穿進(jìn)繩鋸及調(diào)節(jié)滑輪遠(yuǎn)離繩鋸10 m左右操作，此切割可橫向，堅(jiān)向、對(duì)角向切割；具體可這樣說，只要能穿孔打洞的地方都可以任意進(jìn)行切割，其切割速度快，設(shè)備定位后切割可達(dá)每小時(shí)2.0 m2，注意切墻身應(yīng)先切橫線，后切堅(jiān)線，橫線用鐵墊片墊縫，防止倒下。切割時(shí)的機(jī)械配合：切割機(jī)應(yīng)配相應(yīng)能承擔(dān)割塊重量的叉車一臺(tái)（包括下落的重量），需托住切割塊后，方可進(jìn)行切割。叉車升降要嚴(yán)格注意便梁及鋼枕的位置高度，在允許凈空中進(jìn)行操作，切斜角部分時(shí)應(yīng)控制好墊木的角度，下落重量及方向，確保切塊在叉車上穩(wěn)定、均勻。

（3）切塊的裝載、運(yùn)輸及處理

①頂板①、②、③號(hào)塊裝載采用7 t叉車，先搭設(shè)一個(gè)平臺(tái),平臺(tái)采用20號(hào)槽鋼焊接，再其上鋪設(shè)一層木枕,升起能托牢切塊。當(dāng)切割機(jī)切割每塊第三條線前,叉車便開進(jìn)塊的位置并升高托住塊,此時(shí)切割機(jī)快速切割塊的第三條線,切割完塊在自重的作用下,便會(huì)落在叉車平臺(tái)上,確保切塊在叉車上穩(wěn)定、均勻，待整塊切穿慢慢放下降低后，叉車少許降低后既出箱外用鎬頭機(jī)破碎，外運(yùn)、處理。

②邊墻上切塊采用切塊上打入膨脹螺栓與繩索連接，人工調(diào)節(jié)，落地后進(jìn)行破碎處理。

③底板及部分邊墻聯(lián)合體，大部分在路面以下，因地面以上部分不高，故采用鎬頭機(jī)鑿除，挖掘機(jī)與汽車配合把碎碴運(yùn)走。

5 安全保證措施

（1）行車安全

①箱體切割前必須認(rèn)真按規(guī)定設(shè)置好防護(hù)，架設(shè)好D型便梁,確保線路及行車安全。

②拆除施工要有專人指揮協(xié)調(diào)，并設(shè)專職安全員負(fù)責(zé)安全監(jiān)督、檢查。

③在拆除作業(yè)地段設(shè)置圍護(hù)和醒目警示標(biāo)志。

④定時(shí)、定人對(duì)線路及便梁進(jìn)行檢測(cè)，并做好記錄，發(fā)現(xiàn)軌道幾何狀態(tài)有變化時(shí)，要及時(shí)采取措施進(jìn)行整治，確保行車安全。

⑤來(lái)車時(shí)停止切割作業(yè)，施工人員撤出箱體避車。

（2）人身安全

①切割作業(yè)區(qū)的人員，憑牌出入，未經(jīng)允許不得進(jìn)入。

②箱體頂面以上道碴應(yīng)全部清理干凈,進(jìn)入切割作業(yè)區(qū)的人員必須佩帶安全帽，防止落碴傷人。

③切割與叉車作業(yè)人員要相互配合，協(xié)同一致，應(yīng)本著先切割，后裝載運(yùn)輸?shù)脑瓌t，逐步推進(jìn)，一環(huán)扣一環(huán)，既保證進(jìn)度又保證安全。

切割較高位置的邊墻時(shí)應(yīng)注意落地時(shí)的安全,要有專人指揮，防止切塊傷人。

（3）既有9 m箱體的安全保護(hù)

①既有9 m箱與切割的4 m箱，邊墻在分塊時(shí)已考慮到安全因素，切塊尺寸盡可能減少，重量輕，以便于控制，即使在裝載過程由于疏忽撞擊一下既有9 m箱身，也不會(huì)造成大的傷害。

②切割時(shí)要特別小心，確保不傷及9 m箱體邊墻，切割時(shí)要指定專人監(jiān)控，預(yù)留25 mm不要割穿，以確保9 m箱身的安全。

③鎬頭機(jī)鑿除底板及相鄰邊墻時(shí)，控制好振幅，不能影響9 m箱身下沉，設(shè)置好觀測(cè)點(diǎn)，切割與鑿除都要加強(qiáng)檢測(cè)并做好記錄，以備分析檢查。

6 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明：采用金剛石繩鋸和液壓墻鋸的方法進(jìn)行切割鋼筋混凝土箱體，在不中斷影響行車運(yùn)行下，不影響損壞鄰邊框架，切塊控制達(dá)到既定目標(biāo)要求，實(shí)際7天切割完成，大大縮短工期，效果較為顯著的。為既有線鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)拆除提供一條安全高效，快速切割，經(jīng)濟(jì)合理（1 670元/m2）的途徑。

責(zé)任編輯：宋 飛

來(lái)稿時(shí)間：2015-01-20