水射流破碎混凝土铺装技术

陈 伟

(上海公路桥梁(集团)有限公司，上海 200433)



水射流破碎混凝土铺装技术

陈 伟

(上海公路桥梁(集团)有限公司，上海 200433)

介绍了水射流破碎混凝土铺装技术的工艺原理，阐述了水射流施工流程及注意事项，并分析了该技术的优缺点，从噪声与废水处理两方面，提出了水射流施工技术的改进建议。

水射流，混凝土，高压水泵，施工工艺

0 引言

某城市高架快速路，是区域内的重要交通通道之一。由于繁重的交通流量，以及超重车与集装箱卡车的作用，该高架桥面结构损坏严重。因此该高架大修的主要工作为桥面混凝土铺装层的重建施工。在新铺装施工前，必须先行破除原有的8 cm钢筋混凝土桥面铺装。为保障施工期间周边交通正常运行，加快施工进度，保证铺装层下板梁结构安全，故采用水射流施工工艺。

1 新技术简介

1.1 设备简介

水射流施工设备主要组成部分为铣刨机器人和高压泵，另外配套高压水管、消防水管和运输车辆等。

主要设备见图1，图2。

1.2 工作原理

高压水射流的工作原理是大功率柴油发动机或电动机驱动高压泵站中的高压水泵，高压水泵输出高压水，传送到铣刨机器的喷嘴，产生100 MPa～280 MPa的高压水射流作用于混凝土表面，使其发生冲击破碎。高压水钻入多孔复合材料混凝土表面的微孔中，当高压水的内压力(或外扩力)大于混凝土材料内部的内聚力(或抗拉强度)时，混凝土就被破碎。

工作原理见图3。

2 工程实施方案

2.1 水射流施工工艺流程

水力破除混凝土铺装的施工流程见图4。

2.2 施工工艺

1)准备工作。a.水力破除混凝土设备在场外进行安装、调试并验收合格后运输到工地，将设备按方案中指定的位置摆放到位。b.现场按每200 m～300 m的间距设置取水点，需确保是洁净的水源，以避免损坏设备。c.测量人员根据多套设备同时施工的需要分别准确放样。

2)混凝土破碎。a.设备操作人员用消防水管连接取水点，并用高压水管将高压泵与铣刨机器人连接。b.打开水阀，启动高压泵及铣刨机器人，铣刨机器人将100 MPa～280 MPa的高压水流射入混凝土表面，进行破碎工作。c.操作人员跟随铣刨机器人观察、测量破除桥面铺装混凝土深度，根据破碎情况调整水量、水压，达到要求的破碎深度后操作铣刨机器人向前移动。d.铣刨机器人一次作业的有效长度可以达到40 m～50 m，有效宽度为1.5 m，以一个车道约4 m宽计算，机器人来回运行3次即可完成一个作业面。e.完成一个作业面后向前移动高压泵，铣刨机器人继续进行铣刨工作。

3)注意事项。a.设备维修、保养人员随时注意检查高压水管和高压泵有无漏水现象。b.铣刨机器人破碎混凝土后及时清理并运输废渣，以便于观察和掌控铣刨机器人的破碎深度，防止破碎深度达不到要求或者是超过深度而破坏铺装层下的板梁结构。c.施工过程中，利用沥青面层铣刨后的工作面作为集水坑，中间设置海绵进行过滤拦截，对废水进行过滤沉淀处理。同时，施工现场利用隔离棚和防尘罩作为隔挡装置减小噪声、防止碎石溅出。

3 应用评价

3.1 优点

1)施工速度加快：水射流凿除混凝土与传统镐头机破除铺装层相比，施工速度大大加快，高压水射流最大功效为15 m2/h；传统镐头机功效为5 m2/h。在快速施工方面优势很大。

2)施工质量能得到保障：水射流工艺破除混凝土过程中深度随时可调控，凿除精确，对板梁无结构性损伤影响，在破除完后对于新凿毛面效果较好。相比原有传统工艺，镐头机易将板梁打破。

3)施工中无粉尘：由于为水流切割，高压水射流在施工过程中无粉尘，相比传统工艺风镐的粉尘量来说优势明显。

4)高压水射流施工时对板梁振动冲击影响小，减少了板梁的损伤。

3.2 缺点

1)无减噪措施时，噪声与传统风镐相当；2)施工用水消耗较大，产生废水相应增加。

3.3 改进建议

1)噪声处理。水射流工艺噪声由两方面产生，一方面为水射流本身的冲击混凝土破碎噪声，另一方面为配套设备中高压水泵加压产生的，可采取的改进措施有：

a.针对水射流本身的冲击混凝土噪声，对水射流设备增加外包围挡，做好围挡的隔音措施；b.配套设备采用集装箱化安置，做好集装箱内的隔音工作。

2)废水处理。经工作人员对水射流冲出的废水取瓶进行沉淀取样，发现该废水基本在沉淀3 h后，分层变清，故可得出结论，废水中的物质基本为可沉淀颗粒物。以下为废水处理改进措施：

a.废水处理按三步走，即收集→沉淀→排放；b.废水收集：废水收集采用塑料膜引流至沉淀区域；c.废渣拦截：引流段中间设置几条海绵带对废渣进行拦截；d.废水沉淀：利用沥青面层铣刨后的工作面作为集水坑进行沉淀；e.用水泵将沉淀后的水排入城市雨污水系统。

[1] 申 燚.ANSYS在高压水射流切割水泥混凝土路面中的应用[J].工程建设，2008(2)：43-44.

[2] 李万莉,徐宝富,申 燚.水射流破碎水泥路面的微结构损伤模型及仿真[J].同济大学学报(自然科学版)，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

陈 伟(1979- )，男，工程师

U416

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