水力破除混凝土在慈城大桥桥面铺装病害处治中的应用

水力破除混凝土在慈城大桥桥面铺装病害处治中的应用

邱海明张国勋解慧方晓庆

（宁波市交通规划设计研究院有限公司，浙江，宁波，315192）

【摘要】混凝土破除几乎在每个养护工程中都能碰到，而传统的破除技术效率低，周期长、现场扬尘和噪音大，不环保。相对传统工艺高压水射流破除混凝土技术具有高效率、无损性、高质量、高环保等特点，本文通过高压水射流破除混凝土技术在慈城大桥桥面铺装病害处治中的实践应用，对高压水射流破除混凝土技术进行了详细介绍和论述，为今后混凝土破除的设计和施工提供借鉴。

【关键词】桥面铺装；高压水射流；病害；混凝土

一、概况

慈城大桥自通车起来，交通流量迅速增加，随着5年来的运营，慈城大桥桥面铺装处出现了较多病害，影响了行车安全和舒适性，需要进行养护维修。对慈城大桥沥青桥面铺装面层铣刨后发现混凝土铺装层局部位置存在较严重的松散和龟裂现象，需要对严重松散和龟裂的混凝土铺装进行凿除，然后用C50快干混凝土填补。为增加新铺沥青混合料与桥面混凝土铺装层的粘结力，需要对混凝土铺装层进行拉毛处理。慈城大桥交通流量极大，如采用传统的人工凿除或机械凿除方式，工期较长将严重影响交通，而且传统工艺将产生大量灰尘污染环境，另外传统工艺有可能损坏原有结构增加养护费用。经专家论证后决定采用高压水射流技术对铺装层松散、龟裂的混凝土进行破除和拉毛处理。

二、水力破除混凝土简介

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结构物中损坏的混凝土，以利于修复这些建筑结构，使之得到改造与补强。

水力破除是一项快速且有效的混凝土清除技术，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。水力破除其原理是通过大功率柴油机或电机驱动的高压泵制造高压水，从特殊喷嘴中喷出超音速高压水射入破坏的混凝土的疏松、破裂表面。高压水在混凝土中产生一个超压，当其压力超过混凝土的抗张拉强度时，使混凝土发生破碎，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。

水力破除的主要参数

水压：取决于喷嘴及水泵功率，提高水压可以提高破除效率。

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。

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。

图1：水力破除示意图

三、水力破除混凝土与传统破除混凝土优缺点比较

水力破除相比传统工艺来说优势明显：

1）可选择性：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）作业范围精确性：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粉尘，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。

四、水力破除混凝土在慈城大桥上的应用

滴水石穿原本需要数十年的过程，在慈城大桥只需片刻等待。“以水为媒”，“以柔制刚”利用高压水射流完成了对慈城大桥所有混凝土桥面铺装表面的破拆和拉毛工作。

从开始局部试验到针对大面积翻修桥面铺装的工况，施工方在引进先进技术的基础上对其使用功率、喷射头等细节进行了精心调整，使水力破除设备具备较强的破除能力，慈城大桥桥面铺装于2014年5月7日开始施工，于5月30日完工，总工期23天，较传统工期60天节省了37天，工效提升近三分之二。

图2：慈城大桥高压水射流拉毛处理

五、水力破除混凝土技术在国内外的运用及应用领域

高压水射流破除混凝土技术最早于80年代由瑞典开始使用，在国外已经有20多年的成熟应用。在过去的29年中已在北美、欧洲、俄罗斯、日本、中东和东南亚得到了广泛的使用，日本、瑞典等国家已将水力破除技术的使用列入国家行业规范。

我们国家近年来在京福客专上饶段高铁桥面破除施工、同济路高架大修项目、黑龙江宝清县七星一桥危桥改造工程等工程上也进行了大量的应用。

高压水射流工艺适用范围为混凝土的凿毛（深度为1cm-3cm左右）和破碎（破碎深度可达1.2米以上）。

水力破除混凝土技术应用领域广泛，主要有：

桥梁维修：桥面、桥体、桥墩等的凿毛；切伸缩缝；桥墩、桥台等立面、顶部破碎；桥面铺装层破碎。

隧道维修：混凝土凿毛、破碎。

建筑物维修：混凝土凿毛、破碎。

机场维修：机场道面、道肩的凿毛、破碎。

水库大坝维修：混凝土凿毛、破碎。

港口码头维修：混凝土凿毛、破碎。

六、结束语

我国公路建设已经经历近20年的突飞猛进，随着公路运输的高速化、重载化，道路、桥梁长期受到重型车辆的反复作用，混凝土逐渐劣化，病害问题日渐突出，桥梁、隧道等已进入新一轮的基础设施集中养护高峰期。高压水射流工艺，是一项高效，节能，环保，安全，便捷的先进施工工艺。用高压水射流工艺代替传统的工艺，可以极大提高施工效率和质量、节省造价、保护环境、减少社会资源的消耗。

参考文献：

[1]应柏能、高压水射流破除混凝土应用技术。

[2]邱海明杭州湾跨海大桥南岸连接线2013年养护工程施工图设计，宁波交通规划设计研究院有限公司，2013。

作者简介：

邱海明（1981-）：高级工程师，注册造价工程师，主要从事道桥和造价等设计研究工作。