高强度钢筋混凝土快速切割技术在高速铁路连续梁悬臂法施工中的应用

朱绍锋

（上海同丰工程咨询有限公司，上海市 200444）

1 概述

预应力混凝土连续梁桥由于桥型美观、跨度施工范围大、桥位现场条件低、结构刚度大等优点，已被广泛应用于铁路、公路桥梁工程中。悬臂法施工（又称挂篮法施工）是连续梁桥常见的一种施工方法，该方法在高桥墩、大跨度及跨河、跨路等情况的施工中显现出独特的优势。

在连续梁悬臂法实际施工过程中，为克服可能出现的不平衡荷载和极端情况的影响，确保梁体结构的稳定和安全，一般需要对主墩和0＃块间实施临时固结。为确保连续梁受力体系合理和梁体安全，一般在连续梁合龙之后、预应力张拉之前，需要对临时固结进行解除[1]。临时固结常采用普通钢筋混凝土或预应力（Φ32 mm精轧螺纹钢）钢筋混凝土形式将0＃块和桥墩进行刚性连结，一般每个桥墩主墩对称设置4个矩形截面的临时固结立柱。本文以合（肥）福（州）高铁某连续梁桥为例，介绍了一种高强度钢筋混凝土快速切割技术。

合（肥）福（州）高铁某连续梁桥悬臂法施工临时固结见图1、图2。

2 高铁连续梁悬臂法施工中临时固结解除的特点和困难

图1 临时固结远视图

图2 临时固结近视图

合（肥）福（州）高铁中大量采用预应力连续梁桥形式跨越河流和道路，悬臂法施工是其主要施工方法之一。合福高铁中的连续梁桥存在荷载标准高、设计标准高、混凝土标号高、梁体结构自重大等特点，对临时固结的强度和刚度提出了较高要求，因此施工单位采用了加大截面、加大钢筋直径、加密钢筋布置、提高混凝土标号（一般在C50及以上）等措施来加强临时固结，以确保施工中的结构稳定和施工安全[2-4]。

上述措施虽然保证了施工过程中的结构稳定和安全，但对临时固结的解除造成了极大困难。以机械振动破碎为特征的传统钢筋混凝土破除方式已不能满足高铁连续梁桥临时固结解除的要求，该方式主要表现为破除速度慢、效率低、施工工期长、对梁体和墩身震动大、破除后的界面外观差、环境污染程度高等特点。

近年来市场上出现了一种先进、快速、高效的高强度钢筋混凝土切割设备和技术---液压绳锯系统，该系统为高速铁路连续梁施工中临时固结的解除提供了有力的技术支持。

3 液压绳锯系统

3.1 工作原理与构成

液压绳锯系统是指在强大的液压动力系统驱动下，金钢石串珠切割绳通过固定后的导轮体系导引，在切割构件的指定位置进行高速循环运转，通过切割绳与切割构件的高速摩擦运动实现对构件切割目的的一整套系统。为降低切割绳工作温度和减少摩阻力，绳锯系统工作时，需要对切割部位进行水冷却。

液压绳锯系统在国外市场已比较成熟和普及，国内市场亦有部分仿制产品，但总体性能尚不能与国外产品匹敌。本文仅以国外某品牌SK-SD型液压绳锯系统为例，介绍其性能和使用方法。SK-SD型液压绳锯系统包括动力系统、导体体系、金钢石串珠切割绳、冷却系统等部分（见图3、图4）。

图3 液压动力系统

图4 导轮体系与切割绳

3.2 系统特点

（1）动力强大，适用于高强度钢筋混凝土拆除。此型液压动力系统为国外原产电动动力装置及配套系统，动力强大，可以精准、快速、高效地切割拆除钢筋混凝土构件，且对于高强度（C50及以上）钢筋混凝土构件，其切割效率高的特点尤为明显。

（2）外型小巧。动力系统外形尺寸为760 mm×550 mm×1 140 mm，导轮架外形尺寸为920 mm×810 mm×1 340 mm，整套系统重约500 kg，方便运输、安装与拆卸，尤其适用于高铁桥墩墩顶狭小的操作空间。此套系统仅利用既有墩顶空间和前期工程施工平台即可完成全部工作，不必另行搭设施工平台或支架。

（3）操作简洁。安装系统、固定导轮体系、安装切割绳、开机运行等系统操作均无太大技术难度，正常情况下2名成熟工人即可完成安装、操作及拆卸工作。导轮体系的安装、固定对现场要求较低，可适用于各种复杂的施工场地和施工空间。工作时一旦开机运行，由1名技术工人即可完成对整个系统的操作，另1名工人只须现场配合。

（4）静力切割。相比较于以机械振动破碎为主的传统破除方法，此套系统采用了先进的静力切割破除方式，施工过程中无震动、不产生混凝土碎块，切割面整齐，外观美观。同时，静力切割方式对相邻构件起到了极大的保护作用，完全可以满足高速铁路施工对成品保护的要求。

（5）高效安全。此套系统工作效率较高，以合（肥）福（州）高铁连续梁临时固结解除为例，平均切割效率为3 h/m2，每个主墩临时固结总切割面积（每个固结墩在梁底及墩顶各切割1个断面）按12 m2计，总切割时间为12×3=36 h。计入系统安拆装、移位时间估计12 h，并按系统24 h工作计，则（36＋12）/24=2 d即可完成1个主墩临时固结的解除和拆除工作。大量施工案例表明，此套系统的工作效率完全可以满足施工工期要求。另外，此套系统成熟度高，操作安全性高。同时系统操作简便，操作工人工作量小，运行中以值守设备为主，施工中工人安全度高，在安全设施齐备的条件下，完全可以夜间施工，可大大提高工作效率，缩短施工工期。

（6）环保美观。以机械振动破碎为主的传统钢筋混凝土破除方法极易造成环境污染，如噪声污染、粉尘污染、油迹污染、废弃物污染，施工过程中容易落碴落石，对施工安全造成威胁。同时传统破除方式破除钢筋时一般采用氧气-乙炔方式切割拆除钢筋，费工费时，界面不美观。传统破除方式也极易对梁体和桥墩造成震动破坏，不利于成品保护和结构安全。液压绳锯系统施工过程中无震动、噪音小，不产生碎碴，切割时仅产生少量的混凝土粉末，同时系统采用水冷却，切割粉末随冷却水一起流入现场排污系统，不易形成环境污染。液压绳锯系统切割时将高强度混凝土和内含的钢筋同时切断，切割时可以沿着墩顶或梁底（斜面）切割，切割面与墩顶面或梁底面（斜面）平行，临时固结残余高度可保持在1 cm以下，完全可以满足高速铁路施工对构件构造尺寸的要求。

4 连续梁悬臂法施工临时固结切割拆除施工工艺

（1）施工前应对桥墩墩顶的杂物进行清理，保证施工场地干净整洁。同时也需在墩顶设置必要的安全防护，如安装临时钢扶手、围设防护网。

（2）由于桥墩墩身较高，一般采用塔吊辅助吊运液压绳锯系统到桥墩顶面。安装系统前应保证用水、用电的供应。安装系统包括电缆连接、液压油管安装、冷却系统安装等，安装过程简单快速。

（3）将导轮系统固定在墩顶或梁底，将切割绳绕过待切割的钢筋混凝土临时固结立柱的底面或顶面，然后收紧切割绳。一般情况下应先切割临时固结墩顶截面，后切割梁底截面。

（4）上述准备工作完成后，即可启动系统进行切割。液压绳锯系统运行过程高度自动化，仅安排1名技术工人值守设备，另外1名工人现场配合即可。切割过程中注意观察切割面进展情况，必要时可以随时停机调整。同时应注意冷却水的供应，防止出现“干切”情况。对于梁底平面是斜面的情况，可通过调整导轮体系实现斜截面切割。切割墩顶截面时注意在切割缝隙时塞入2～3根Φ10 mm钢筋，以利于切割完后顺利移除临时固结钢筋混凝土块体。

（5）每个临时固结立柱每次切割完成后应对导轮体系和切割绳进行移位、安装，必要时可对动力系统进行移位。每个主墩临时固结切割完成后也需设备移位。主墩间设备移位一般需要塔吊配合。整个过程简单快捷（见图5、图6）。

（6）切割完成后液压绳锯系统即可撤场。撤场前应清理施工场地，以免造成环境污染；切割完成后利用人工配合撬棍、手拉葫芦、塔吊等机械设备即可将临时固结钢筋混凝土块移出桥墩墩顶，可吊装、运输至指定弃碴场地，实现对临时固结的完全拆除。

图5 切割过程

图6 切割效果（梁底斜截面）

5 结语

（1）以静力切割为特征、以混凝土面为切割对象的液压绳锯系统切割拆除方法完全可以替代以机械振动破碎为特征、以混凝土体为破除对象的传统拆除方法，可以成为高速铁路连续梁桥悬臂法施工临时固结解除的主要施工方法。

（2）液压绳锯系统切割拆除方法相较于传统的机械破碎拆除方法具有静力、精准、快速、高效、环保、安全等优点，具有广阔的应用前景，广泛推广应用可获得较大的经济效益和社会效益。

[1]JTG T F50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].

[2]靳敏超，管昌生，冯仲仁，等.多跨连续梁桥临时固结及挠度影响研究[J].武汉理工大学学报,2010,32(10）:45-48.

[3]汪德军，翁金福，张奎夫.富民桥5号主塔墩临时固结方法及计算分析[J].桥梁建设，2004（增刊）：61-63.

[4]魏胜勇，王根会.结构体系转换对PC连续梁桥变形的影响研究[J].兰州交通大学学报(自然科学版），2004,23(1）：34-46.