金刚石绳锯机切割拆除工艺在沈铁高速公路改扩建项目中的应用

文章编号：1673 -6052(2017)04 -0053 -04

北方交通 一 53 —

D01：10.15996/j. cnki. bfjt. 2017. 04. 014

金刚石绳锯机切割拆除工艺在沈铁

高速公路改扩建项目中的应用

于\\黄泽超\\张宁2

(1.辽宁省交通建设管理有限责任公司沈阳市110005 ;2.沈阳公路工程监理有限公司沈阳市110000)

摘要：针对沈阳（王家沟）至铁岭(杏山）高速公路改扩建工程中跨越省道、铁路的桥梁，对比分析人工拆除、 机械拆除、金刚石绳锯机切割拆除等拆除工艺，结合工程实际情况，最终采用金刚石绳锯机切割拆除工艺对旧桥进 行拆除。制定详细的梁板拆除方案,并分析金刚石绳锯机切割拆除工艺的优点，实践表明，金刚石绳锯机切割拆除 工艺具有良好的经济效益和安全效益，具有广泛的应用前景。

关键词：金刚石绳锯机;桥梁拆除;切割折除 中图分类号：445. 3

U

文献标识码

：B

站的唯一主要干道，原设计为原桥除桩基外全部拆 除扩建，上部为（20 +30 +20) m现浇连续非预应力 箱梁，梁体为变截面，桥墩处梁体高度为2m，桥台部 位梁高为1.2m，下部为Y型墩、肋板台，边跨因房 屋建筑及净高制约无法改路施工，并同时要保证

1引言

既有混凝土构筑物拆除在工程建设中具有施工

环境复杂、不安全因素大、施工难度大、费用高的特 点。近年来，在铁路、公路、建筑等工程领域，混凝土 构筑物的拆除新建或扩建施工比比皆是。拆除跨越 省道、国道、铁路、立交桥、临近人口集中部位，甚至 水下混凝土构筑物等的施工工艺亟待标准化、规范 化，以保证工程质量和施工安全。在当今以施工安 全、质量为重中之重的环境下，探索混凝土构筑物拆 除施工工艺，以保证施工安全、质量成为亟待解决的 首要问题。在沈阳（王家沟）至铁岭（杏山）公路改 扩建工程，存在跨越车流量密集的省道S303及中国 货运最繁忙的京哈铁路的分离式立交桥，所以确定在 施工中采用金刚石绳锯机切割拆除工艺取得了良好的 安全和质量效果，可有效地解决拆除施工的诸多问题。2

工程概况

沈阳（王家沟）至铁岭（杏山）高速公路改扩建 工程路基工程五标小李台北分离式立交桥跨越

S303省道正常通行。

小湾屯公铁分离式立交桥位处原桥3 -21m上 跨京哈铁路分离式立交桥，除桩基、系梁及承台外全 部拆除新建，原桥里程位于京哈铁路K811 +450 处，与京哈铁路线路交角为74°，全桥采用3 x21m 预应力混凝土简支空心板结构（钢束设置在腹板）， 全幅共计60片梁，板梁高100cm，轨顶距离既有梁 底6. 933m，梁底距离接触线上的承力索净高仅为 68cm，上行线加强线距离2#墩既有盖梁横向净距 67cm，桥下部构造为双圆柱式桥墩，肋板式桥台，小 湾屯公铁分离式立交桥中孔上跨是贯穿东北三省的 南北干线组成部分，是中国通过能力最强和最繁忙 的铁路交通大动脉，该桥在拆除同时需要保证铁路 正常运营。

桥梁拆除施工前期，由业主委托具有资质单位 对安全评估，结论如表1。3

施工方案

桥梁构造物拆除施工，在交通道路保通且不能3.1方案选择

S303，小湾屯公铁分离式立交桥跨越京哈铁路，两座

分离式立交桥在拆除过程中存在不安全因素多、施 工难度大、安全风险高，所以合理的选择拆除施工工 艺尤为重要。

小李台北分离式立交桥中孔上跨省道彰桓线 (属于S303)，交通量密集，为开原市通往开原高铁

— —

表1

重大风险源评估等级

北方交通 2017年第4期

轮、绳锯链条组成，根据施工需要，桥梁拆除切割选

险严重风

级程度等3高度H4极高IV

用设备型号为SGJ -30型绳锯机主要技术参数如表

桥梁重大事故

可能性

风险源类型名称

塌、起重事故3小李台北分离式立交桥旧桥拆除坍

小湾屯公铁分离式立交桥旧塌、倾覆事故3桥拆除坍

2。

表2

SGJ-30型绳锯机主要技术参数表

技术参数 名称 技术参数 名称 技术参数

柳mm 额定功率 额定电压

钢丝线速度 «'27m/S 储绳长度 最大2«m 链条直径拆除、金刚石绳锯机切割拆除等。在方案选择时对

主马肛作压力lb-aiMPsi主马达适应压力2〜l«MPa主马达额定压力 20MPa 以上方案进行了对比如下：

液压站重量 机头重量 95kg 最大切割面积 20m2

(1) 方案一:人工配合机械破碎锤凿除。优点

3.4金刚石绳锯机切割工艺及流程

是速度快、成本低，缺点是施工制约因素多、拆除噪

改道情况下，主要采取的施工工艺有人工拆除、机械

iit

名称

Si inv

音大，对附近建筑及公路、铁路行车具有较大安全隐

患，混凝土碎片易分飞，现场施工中震动对周边结构

有影响，同时施工产生的大量粉尘会影响环境，施工

风险较大。

(2) 方案二:采用先进新型静力切割拆除施工

设备一金刚石绳锯机，它由绳锯驱动、飞轮、导向轮、

绳锯链条组合而成。具有施工快速、切口平直、尺寸

精确、不破坏原有建筑物结构，保证安全作业和文明

施工，不会因为混凝土块飞溉伤人，噪音低可以保证

夜间施工不会影响附近居民生活，环保无灰尘污染 能够有效地保证周边环境整洁，安全性高保证不会 因混凝土块造成临近道路和人或车辆损伤等优点。

金刚石绳锯机是近几年发展起来的一种新型静 力切割拆除施工工艺，这种切割方法较为环保、高 效、安全而备受施工单位的青睐，在综合比较以上方 案优缺点后，小李台北分离式立交桥及小湾屯公铁 分离式立交桥旧桥拆除施工方案选择为金刚石绳锯 3机进行切割拆除施工。

.2

金刚石绳锯机切割的原理

金刚石绳锯机切割是金刚石绳索在液压马达驱 动下绕切割面高速运动研磨切割体，完成切割工作。 由于使用金刚石单晶做为研磨材料，故此可以对密 集钢筋混凝土等坚硬物体进行切割。切割是在液压 马达驱动下进行的，液压泵运转平稳，并且可以通过 高压远距离控制操作，所以切割过程中不但操 作安全方便，而且震动和噪音很小，被切割物体能在 几乎无扰动的情况下被分离。切割过程中高速 运转的金刚石绳索靠水冷却，并可以将研磨碎屑 3带.走3

。

金刚石绳锯切割机组成部分及技术参数金刚石绳锯机切割设备由绳锯驱动、飞轮、导向

启动电动马达，通过控制盘调整主动轮提升张

力，保证金刚石绳适当绷紧，供应循环冷却水，再启

动另一个电动马达，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，切割过程中通过操作控制盘调整切割参数，确

保金刚石绳运转正常线速度在27 m/S左右，另一方

面切割过程中应保证足够的冲洗液量，以保证对金

刚石绳的冷却，并把磨削下来的粉屑带走。切割操

作做到速度稳定、参数稳定、设备稳定。

图1

金刚石绳锯机工艺流程

4梁板拆除施工方案

4.1临时支撑搭设

由于中跨下面为城市道路，首先根据原桥图纸 验算承载力，再根据承载力验算确定碗扣支架搭设 要求，碗扣支架搭设间距为60 x60cm，在腹板的位 置进行加密间距为30 x30cm，半幅搭设在纵向跨中 位置。立杆主要采用LG90、LG300两种型号，底托 底部采用20 x 20cm枕木铺底，横向采用HG30、

HG60两种型号，横杆步距为60cm，顶托顶部铺设 10 X 10cm方木。剪刀撑横向每3.0m布设一道，剪

刀撑搭设角度为45°〜60°，剪刀撑与立杆相接触处 用扣件抒紧。立杆距底部20cm处设有扫地杆，扫 地杆与立杆之间采用扣件拧紧。跨中部位纵向2m

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范围内直接采用满堂支架，钢管纵横间距30cm，用 此临时支撑来支撑通车侧梁体，经受力验算得出立 杆受力满足要求。4.2箱梁拆除

小李台北分离式立交桥上跨S303的第二孔桥 梁拆除顺序原则上与建桥顺序相反，首先从跨中向 两侧对全桥面横向断面分节进行切割拆除，按照先 大里程后小里程的顺序进行拆除，具体拆除顺序为: 梁墩固结处理^搭设临时支撑^破除沥青桥面^切 4.3

空心板梁拆除

小湾屯公铁分离式立交桥第二孔上跨京哈铁

路，桥梁拆除施工顺序为:拆除右幅既有桥、左幅保 通—•新建右幅保通—•拆除左幅—•新建左幅—•全幅保 通，单幅拆除施工顺序为:交通疏导安全防护^桥面 系沥青凿除及桥面连续切割^切割拆除防撞墙—切 割架桥机拆除梁板^切割墩台^场地清理。

割拆除防撞墙—•切割拆除梁板—•切割拆除徽台—•拆 除物处理。

图2

箱梁采用金刚石绳锯机分段切割

箱梁采用金刚石绳锯机横向全幅分段进行切 割，根据箱梁尺寸，分四步进行切割。第一步:进行 技术放样，进行切割孔、吊装孔施工。第二步:采用 两台金刚石绳锯机同步对两侧翼缘板进行横向切 割。第三步:采用两台金刚石绳锯机同步对两侧腹 板断面进行横向切割。第四步:采用一台金刚石绳 锯切割机同步对中心腹板断面进行切割。为了保证 平横起吊，需确保以上四步切割在一个横向断面上， 吊装孔采用取芯机在翼缘板与腹板交接处取钻直径 110mm，根据吊车起吊梁体全幅切割拆除纵向长度 在2. 0 ~ 3. 0m每段(每节段重量约为34 ~42t)，跨 中部位及桥台端顶截面面积为5. 3m2，桥墩墩顶部 位截面面积为7. 3m2。根据最大吊装重量、吊车运 转半径及安全系数，决定采用1台150t吊车进行吊 装，梁板切割采用金刚石绳锯机，切割的顺序为从中 跨中心向桥台方向逐段切割吊装，吊车吊装后直接 用拖车将废弃梁板运离现场。切割过程中，实时观 测箱梁的标高变化，若出现异常情况，立即停止切 割，直至查明原因，确认无任何问题后方可继续进行 切割作业。

图3空心板梁采用金刚石绳锯机分段切割

第二孔既有空心板梁单幅为10片，梁板间采用 铰缝连接，中部采用C40混凝土灌注，经边跨实地 调查，铰缝混凝土部分松散、与梁板未连接成整体，

沿铰缝拆除易造成坠物，可能对铁路接触网形成碰 撞造成火车紧急停车的安全事故。结合铁路施工安 全要求，空心板采用金刚石绳锯机进行切割，方向为 平行于纵向通长铰缝，位置为空心板梁正中心（底 板无钢束），将单幅10片梁切割成6片大梁，最大重 83t( 1片中板+2个半块中板），最小为42t(2个半 块中板），结合铁路接触网线路位置，每条缝切割分 成5段，分别在铁路天窗内完成，绳锯链条穿束孔采 取直径50mm取芯孔，根据最大吊装重量及铁路安 全系数，决定采用1台120t架桥机进行吊装拆除， 钢丝绳孔采用直径110mm，距离梁端lm，拆除梁板 采用货车运离现场，并在金刚石绳锯机切割过程中， 做好铁路两侧防污染措施。

5

金刚石绳锯机应用的意义

金刚石绳锯机切割工艺的应用解决了桥梁构造 物拆除施工中存在的共性难点，具有如下优势：

(1)安全稳定保证

施工过程中绳锯液压系统自身的安全性、可靠 性和稳定性为施工提供安全保证，绳锯拆除法是一 种新型静力切割拆除工艺，可以做到最大程度上保 存已有结构的稳定性和安全性，同时施工中不会造 成混凝土块飞溉伤人、砸车，解决了常规拆除施工过

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程中的振动、噪音和灰尘及其它环境污染问题，保证 安全作业和文明施工的要求。

(2) 设备利用保证

采用金刚石绳锯机施工，设备自身质量可靠、性 能稳定，大大降低了施工设备的损耗成本，且施工转 场便利，对密排钢筋混凝土构筑物、切割作业混凝土 尺寸不受，作业环境适应性更强。甚至可用于 水下切割作业，效果明显超过其他设备，采用该类型 设备可利用施工间隙时间同步施工多处结构物拆除 施工，大大提高设备利用率，可对较厚的混凝土实现 多种切割。

(3) 施工进度保证

绳锯切割效率:1. 〇 ~ 1. 5mVh左右（与一次性 切割量有关）；确保金刚石绳运转线速度最大达到 27m/S左右，可远距离控制切割过程，降低了劳动强 度，绳锯施工动力强劲，大大提高了切割效率，能够 成倍提高工作速度来缩短施工工期，为确保施工进 度提供技术保障。

(4) 施工质量保证

桥梁拆除主要采取静力拆除，即用静力切割的 方法将桥梁按顺序分块逐步切割拆除，拆除顺序一

般按原桥施工的逆序进行，可以实现任意方向的切 割，如横向、竖向、对角线方向等，切割作业深度具有 优越性，具有施工高速、切口平直、尺寸精确、不破坏 原有建筑物结构、保证施工质量等优点。

(5)经济效益保证

金刚石绳锯切割施工投入设备数量少、费用低， 设备周转率高，机动能力强，速度快效率高，施工队 伍投入设备、人员少，同时绳锯能代替传统的机械凿 除、液压墙锯等设备，而且施工安全可靠、操作简便、 节约成本、适应环境、实用性强，确保良好的施工经 济效益。

6

结语

事实证明，利用金刚石绳锯机工艺对混凝土构 造物进行拆除，证明了金刚石绳锯机工艺的安全性、 合理性及优越性，尤其是金刚石绳锯机在不安全因 素较高环境下，能够很好做到安全稳定、质量可靠、 操作简便、工序干扰小、施工进度快、设备投入少、经 济实用强的特点，拆除结果受到建设单位和监理单 位的一致肯定和好评，取得了良好的经济效益和安 全效益，具有广泛的应用前景。

Application of Cutting Demolition Technology of Diamond Wire Saw in

Reconstruction and Extension Project for Shenyang - Tieling Expressway

YU Ze-min , HUANG Ze-chao1 , ZHANG Ning2

(1. Liaoning Provincial Transportation Construction Management Co.，Ltd.，Shenyang 110005 , China ；

2. Shenyang Highway Engineering Supervision Co. ,Ltd. ,Shenyang 110000,China)

Abstract The demolition technology like cutting demolition is performed for bridges over provincial roads and

railways in the reconstruction and extension project for Shenyang (Wangjiagou) - Tieling (Xingshan) expressway by analyzing artificial demolition, mechanical demolition, diamond wire saw and so on. In combination with engineering practice, the cutting demolition technology of diamond wire saw is finally adopted to dismantle the old bridge, the detailed beam and slab demolition scheme is made, and the merits of the cutting demolition technology of diamond wire saw are analyzed. The results show that the cutting demolition technology of diamond wire saw is with good economic benefit and safety benefit and broad application prospect.

Key words Diamond wire saw; Bridge demolition； Cutting demolition