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摘要：随着社会的发展，道路运输的高速化、重载化，桥梁长期受到重型车辆的反复作用，混凝土桥面损坏等病害问题日渐突出，传统的混凝土破损技术严重制约了桥梁年轻化的发展。而水力破除混凝土技术很好的解决了这个问题。
关键词： 水力 破除 混凝土
近二十年来，我国公路建设突飞猛进，其中大量的桥梁广泛采用了简支板梁桥跨结构。随着道路运输的高速化、重载化，桥梁长期受到重型车辆的反复作用，桥面损坏等病害问题日渐突出，影响车辆行驶的安全性、舒适性，并对周边环境带来噪声、粉尘等污染。那么如何使旧桥年轻化工程逐渐提上日程，公众对交通品质和环境品质提出更高要求，新材料、新工艺、新设备的发展，都给我们针对既有桥梁的改造研究提供了良好的契机。 结合针对高架桥大修等工程，为了避免大修过程中造成交通拥堵需要满足“集中、快速、文明施工”的要求，我们开展了系列的旧桥改造技术研究和探索，以期在较短时间内，利用先进的技术设备、快速有序地进行组织，大大提高现有桥梁大修的整体技术水平。
修理过程中，传统的破碎混凝土主要采用人工凿除、机械破碎、钻孔楔劈和静态膨胀等方法，传统的破碎施工工艺存在以下缺点：损害原钢筋结构；连接界面不规整；效率低，周期长；现场扬尘和噪音，不环保。那么如何更先进的技术去破除混凝土呢？在欧美、日本、台湾、韩国、新加坡等一些发达国家和地区，随着水力破除技术和设备的发展，混凝土水力破除技术从石材加工业被引进到混凝土破除施工中，并得到了快速的发展。 1990年以来，美国、德国、瑞典等西方国家，开始使用高压水射流技术进行路桥维修施工。并禁止在桥梁维修中使用风镐、破碎锤、炮机等传统机械。
1.水力破除技术工作原理
水力破除技术，也被称为高压水射流技术，属于静力铣刨方式，是指用高压水流来清除混凝土构筑物的劣化的混凝土，以利于修复这些建筑结构，使之得到改造与补强。
水力破除技术的原理：高压水泵输出高压水，传送到执行机构，执行机构喷射出高压水，作用于混凝土表面。混凝土为非匀质的多孔隙材料，是由相互胶结的各种不同形状、大小的颗粒堆聚而成，具有固相、液相、气相的多微孔结构。而钢筋则是匀质材料。高压水钻入混凝土表面的微孔中，当水的压力大于混凝土的抗拉强度时，混凝土就被破碎。由于钢筋表面密实，没有微孔，高压水无法钻入，所以钢筋毫发未伤[1] 。
2.水力破除的具体优点：
①作业无振动，保护原结构：高压水射流作业不产生应力扩散，不损害原结构。而传统机械通过巨大的震动破碎混凝土，容易产生新的裂缝，危害原结构。
②作业范围精确：高压水射流作业，通过设定水流的压力，可以精确控制破碎、拆除面积、深度和力度。破碎后的界面、边缘比较整齐。传统机械则很难控制破碎、拆除的范围和深度，不具精确性。
③作业后可以直接铺装： 高压水射流作业后，界面呈现坚硬的齿状，这些齿状的坚硬，可以直接铺装新水泥。而传统机械破碎后的界面，还需要做进一步的平整处理，把震动疏松的块状混凝土剔除掉，将界面平整后，才可以铺装新水泥。
④多角度作业，作业空间不受限制：高压水射流沿着作业架往复运动，逐行逐层破碎作业。可轻松实现水平面、垂直面、地面及顶面的作业，作业空间不受限制。
⑤保留钢筋：高压水射流的作业方式，丝毫不伤害钢筋。业主可以根据原内置钢筋的情况，决定是否更换新的钢筋。如果原内置钢筋还可以使用，则无需更换拆除钢筋，可以直接铺装新的水泥，节省钢筋铺装成本。
⑥绿色环保：高压水射流作业过程无任何扬尘，无振动，无污染。所使用的水，由污水处理器及时回收净化，绿色环保。
⑦安全快捷：远距离遥控操作的施工方式，保证操作安全。全自动化、数字指令化的施工方式，使施工安全、快捷、精确。
3.水力破除技术的主要参数
在水力破除混凝土的过程中，如何确保施工的质量呢？主要取决于以下参数：
①水压：取决于喷嘴及水泵功率，提高水压可以提高破除效率；
②流量：通过改变高压泵柱塞直径大小可以实现流量改变。提高流量可以提高破除效率；
③打击时间：取决于喷嘴架移动速度、往复速度和往复数。在水压和水流量一定的情况下，打击时间决定了混凝土的破除深度。
④ 混凝土破除效率：主要取决于设备的性能参数（压力和流量）、混凝土强度、破除深度
例：水压1400bar,流量160L/min,混凝土强度30MPa,破除深度100mm时，破除量为10-15m2/h。
4.工程案例
京福客专上饶段高铁桥连续梁顶板，连续梁顶板塌陷区纵向6米、横向4米，厚度0.5米，水力破除混凝土后的效果如图1；水力破除设备配合人工风镐使用模板在破除清理后的塌陷区边缘打出4条剪力键（锯齿形状），水力破除混凝土后的效果如图2；连续梁顶板塌陷区两侧纵向4米、横向2.3米，厚度0.1米，水力破除混凝土后的效果如图3。
从图1、图2、图3看出，使用水力破除混凝土过程中，不损坏钢筋网、钢绞线，很好的保护了原有的结构，破除了混凝土破损部分，没有使钢筋弯曲或断裂，甚至达到了除锈的目的，安全可靠的完成了破除任务。
5.总结
水力破除技术不仅能提高施工效率，降低综合成本，更可以减少社会资源的浪费。施工过程中无震动、无粉尘污染，施工效率高、安全性能好，真正地实现了环保型施工，而且改变了道路桥梁传统施工工艺流程，大大缩短了工程建设工期，节约了大量的人力和能源消耗，在社会效益和经济效益方面优势十分显著，在节能减排和废物利用以及环保施工等方面均表现出无比的优越性。
参考文献：
[1] 杨光值，水力破除技术在桥梁斜拉索更换工程中的应用[J].施工技术.2017年11月下:145-146
论文作者:许靖1,陈超2
论文发表刊物:《防护工程》2019年第5期
论文发表时间:2019/6/10
标签：混凝土论文; 水力论文; 作业论文; 钢筋论文; 高压论文; 技术论文; 桥梁论文; 《防护工程》2019年第5期论文;