第一篇：运用金刚石绳锯整治桥梁梁端顶死病害
运用金刚石绳锯整治桥梁梁端顶死病害
张 涛
哈尔滨铁路局工务处150006
摘 要：通过对哈尔滨铁路局管内桥梁梁端顶死病害的分析，说明该病害对运输生产安全的严重影响，根据管内桥隧维修费用不足的现状，提出利用绳锯整治梁端顶死病害。关键词：桥梁 绳锯 病害 整治
在我局现有的铁路混凝土桥梁中，有沙俄、日伪时期的，有建国前的，也有大跃进、文革及改革开放之初的，建成年代最久的已超过100年。这些桥隧涵的一大部分由于设计、施工的缺陷和长期使用过程中的损伤、老化或灾害，造成结构开裂、腐蚀、耐久性能下降、抗震防灾性能不良，甚至承载力不足等诸多影响其安全及使用功能的问题，特别是近几年列车提速、长大重载和运量的增长对桥梁的养护维修提出了更新更高的要求，所带来的问题也更为突出。
一、桥梁梁端顶死病害概况
哈局的桥隧设备大部分是在帝俄、日伪时期修建的，其余部分线路是也在1960至1970年代修建。桥隧设备使用年久，设备陈旧，病害严重，而且地处严寒地区，冻结深度大，部分桥梁扩大基础埋深位于冻结线以上，以及台后填土冻胀致使桥台前倾，造成简支梁梁端顶死，梁与桥台胸墙顶死的病害。
据2012年末统计，哈局现有桥梁1562座，存在梁端顶死病害桥梁40座54孔。梁端顶死病害的存在，造成梁体不能自由伸缩，顶死位置的梁体混凝土压溃破碎，并造成局部开裂剥落。
二、病害原因分析
㈠ 严寒地区地理气候条件影响
哈局地处严寒地区，冬季长达4至6个月，多年的冻融循环造成桥梁基础倾斜、下沉、变位等病害较为突出。近年来随着全球气候变暖，嫩林、牙林等线多年冻土地段冻土退化较为严重，影响桥梁基础的稳定，墩台变位造成梁端顶死等病害的出现有所增加。
㈡ 桥梁设备建设标准低
哈局管内线路建成年代早，大部分为解放前修建，由于当时的技术条件、经济条件等的制约，桥梁设备建设标准低，部分桥梁基础埋置深度不足，造成墩台变位梁端顶死病害的发生。
㈢ 含水路基冻胀造成桥台前倾 台后路基填土土质不良，粘土含量高，台后路基含水量较大且不能排出，冬季路基内积水结冰冻胀，给桥台施加横向冻胀力，造成桥台前倾，简支梁游间减小直至顶死。
㈣ 地基软弱下卧层的塑性流动或沉降引起墩台变位
由于多年冻土的退化，使原本相对稳定的桥梁地基软弱下卧层发生塑性流动，首先使桥梁墩台下沉或倾斜，剪断支座螺栓、简单梁游间减小至顶死；其次造成桥台后路基出现较大范围的不均匀沉降与滑动，使桥台受力发生变化，位置前移，梁端游间减小至顶死，进一步发展将梁体与桥台胸墙混凝土压溃破碎。
三、整治方法比选
桥梁墩台变位与梁端顶死病害的整治，以往我们采取整座桥梁更新改造或更换较短新梁的方法。桥梁更新改造需要对线路进行D梁架空，多跨桥梁或高路基地段还需进行修建便线便桥施工，对既有桥梁进行拆除重新修建，拆除D梁或便线便桥，恢复路基及线路。桥梁更新改造适用于墩台变位严重且有发展，桥梁梁体压溃破碎无法修复的严重病害。但对于墩台变位已稳定无发展，桥梁梁体顶死但无破坏或虽破坏可更换新梁的桥梁，更新改造则没有优势。桥梁更新改造需要对线路进行封锁及限速运行，对行车的影响很大，工期较长，需要投入的资金较多。由于我局桥隧设备大修费用有限，现有病害无法及时有效整治，致使病害数量逐年增加。
为了节约有限的维修资金，通过查阅资料，市场调查，发现利用绳锯切除桥台胸墙混凝土整治梁端顶死病害，工期短，费用低，对行车干扰小。该方法具有以下特点：
㈠ 绳锯的定义
绳锯是利用绳锯木断的原理设计出来的一种对脆硬材料进行切割的一种锯。绳锯运用金刚石绳索液压马达高速驱动下切割混凝土，最终实现一个较完整的静力切割面。对较大尺寸的混凝土结构物实行大面积、大体积的整体分离。
㈡ 绳锯的组成
绳锯由液压驱动器、飞轮、导向轮、绳锯链条（金刚石材料制作而成）组成。
㈢液压绳锯的特点
⒈ 液压绳锯具有降低劳动强度，操作安全可靠，具备过载保护功能，动力强劲的特点。因为它的线性切割可以使施工截面更加整齐；
⒉ 能够成倍提高工作速度来缩短施工工期、进一步降低劳动力成本、提高竞标优势、扩大所能接受施工工程的规模；
⒊ 液压系统自身的安全、可靠和稳定性，大大降低了施工设备的损耗成本； ⒋ 绳锯这种静力切割方法最大限度地保存已有结构的稳定性和安全性。由于切割是在金刚石工具磨削钢筋混凝土的过程中完成的，不存在振动问题，对保留结构无冲击，不会产生微细裂缝而影响结构受力和使用寿命；
⒌ 低噪音、无污染。金刚石工具切割过程中电动液压系统运转平稳，只有磨削钢筋混凝土的声音，施工中没有高分贝的声音。施工过程中采用水冷却和润滑高速运转的金刚石工具，并将磨削掉的铁屑和混凝土碎屑携带走，产生的冷却水无有害物质，冷却水经现场回收后可以重复利用，采取封闭体系控制水的飞溅；
⒍ 施工快速，对行车干扰小。绳锯切割效率可达2m/h左右，快速的切割可以缩短工期，并可以在任意时间节点停止作业，设备不侵入限界，天窗时间结束后可不必拆除设备2
2开通线路。
四、整治方法 ㈠ 施工程序
施工准备与安全防护→支撑脚手架搭设→施工围挡及安全标识设置→划线定位→水钻钻孔及绳锯切割→混凝土块破碎清除→清理场地、支架拆除。
⒈ 进行现场调查。对需要整治的桥梁梁端顶死病害处所进行细致地调查，查明桥台混凝土结构状态，明确需要切割混凝土的厚度，以及作业面距离地面的高度，做好材料准备工作。
⒉ 在桥台等需要切割混凝土的部位根据需要搭设脚手架，并设置围挡、安全标识。⒊ 施工范围放样。依据施工图纸现场放样，切割厚度按设计要求一次到位；在实际切割范围内，依序标注切割路线。
⒋ 根据切割路线，用水钻钻Φ80左右的透孔，以便于金刚石绳穿过。严格按照放样位置打孔，要求孔位准确，位置偏差不得超过10mm。
⒌ 在适当位置安装膨胀螺丝，用以固定切割机与导轮。
⒍ 根据已确定的切割形式将金刚石绳索按一定的顺序缠绕在主动轮及辅助轮上，注意绳子的方向应和主动轮驱动方向一致。
⒎ 按金刚石绳锯使用说明书，严格遵照操作指南进行切割机具的操作。启动液压驱动器，调整主动轮提升张力，保证金刚石绳适当绷紧，启动循环冷却水，再启动另一液压驱动器，驱动主动轮带动金刚石绳索回转切割。切割过程中必须密切观察机座的稳定性，随时调整导向轮的偏移，以确保切割绳在同一个平面内。
⒏ 切割过程中通过操作控制盘调整切割参数，确保金刚石绳运转线速度在20m/s左右，另一方面切割过程中应保证足够的循环冷却水量，以保证对绳锯的冷却并带走粉屑。切割操作做到速度稳定，参数稳定、设备稳定。
⒐ 切割结束拆除绳锯设备后，根据锯下混凝土块的状态，采取吊装、推拉、现场破碎等方式拆除。⒑ 对桥台胸墙切割面进行检查，存在裂纹、掉块等缺陷应进行封闭与修补；若切割面存在外露的钢筋，应对钢筋按标准进行防腐处理，并根据设计进行下一步病害整治施工。
㈡ 注意事项
⒈ 施工前应根据铁路局有关规定办理施工方案，签订施工安全协议，按规定办理施工封锁手续。
⒉ 根据施工现场情况，水、电、机械设备等相关管路的走线摆放严格执行安全操作规程，设备、材料摆放有序。绳索切割过程中，绳子运动的方向前面要做好安全防护，并设置安全标志，施工无关人员禁止进入施工作业区域。
⒊ 此整治方法适用于中小桥梁梁端顶死病害的整治，且一般仅对桥台胸墙混凝土进行切割，尽量不针对梁体，特别是预应力梁不能进行梁端切割。
五、整治实例
嫩林线K218+907桥为3-16m-预应力钢筋混凝土T形梁桥，该桥梁体存在严重病害，桥台前倾使梁与桥台胸墙间顶死，但经观测桥台变位已稳定，经过充分的方案比选，保留原有的墩台，运用绳锯切割桥台胸墙混凝土的方法整治梁台顶死病害，对存在严重病害的3孔简支梁进行了更换，从而彻底消除了设备病害，经过2年的运营与设备定期检查，该桥设备状态良好，没有新生病害的发生。
六、总结
利用绳锯整治桥梁梁端顶死病害，包括机械购置费、人工费、材料费等费用大大低于传统拆除方法，且切割面平滑光洁，对既有墩台与桥梁结构的稳定与安全没有影响，由于施工造成的行车干扰要远远小于全桥更新改造方案。运用该方法可以有限的资金解决大部分具备条件的梁端顶死病害处所，缓解设备病害发展较快与修理费用不足的矛盾。
参考文献
[1] 杨志红 金刚石串珠绳锯在石材加工中的应用 石材，2008，01
[2] Lng.Berend Denkena;刘燕 一种新的金刚石绳锯系统的开发及其在建筑施工中的应用效果 超硬材料工程，2006，01
作者简介：张涛，男，哈尔滨铁路局工务处路桥科高级工程师，电话033-23945，传真033-22855，电子信箱：zt999@126.com。
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