金钢石绳锯在切割下穿框架桥工程中的应用

时间：2024-08-31

史钦华上海铁路局浙江铁道集团公司

金钢石绳锯在切割下穿框架桥工程中的应用

史钦华上海铁路局浙江铁道集团公司

近年来,随着我国地方经济快速发展,为满足日益增加的车辆通行要求，加快城市基础设施建设，城市道路下穿铁路立交桥改扩建工程不断增加。在确保铁路行车安全的前提下,成功拆除原有箱体,成为施工成败的关键,与传统的破坏性拆除相比，采用金钢石绳锯和液压墙锯切割机切割下穿框架桥方法，具有静力多角度切割、安全、高效、低噪音、可连续性作业等特点。

金刚石绳锯；切割；框架桥

1 工程概况

兰溪市城北立交桥扩孔工程，位于金千线K21+957，道路下穿金千铁路，既有4 m+9 m+4 m三孔钢筋砼框架桥，中孔宽9 m为双向机动车道，通行净空为4 m，两个边孔宽4 m为非机动车道和人行道，通行净空为3 m，框架轴向最外侧长度为21.5 m。由于地处兰溪市南北交通主干道，车辆、人员通行十分繁忙，为满足城市发展的需要，将既有4 m+9 m+ 4 m三孔框架桥中，千岛湖侧的4 m边孔拆除，新建9 m+4 m两孔框架桥，与原立交形成4+9+9+4四孔分离式框架桥。该工程时间紧，任务重，最影响关键工作是既有4 m箱体拆除，箱顶至轨底净空为0.8 m，离既有9 m框架的空隙为5 cm-10 cm。如采用人工或机械凿除，存在如下问题：一个是时间上至少需要一个月时间，另一个是凿除对既有9 m框架的振动影响。在确保安全下及时地完成扩孔改造任务，经方案的再三比较论证，决定采用金刚石绳锯和液压墙锯切割箱体的方法进行拆除。

2 箱体分块

既有4 m框架穿越金千线和专用线，长21.5 m,分二节(10 m+11.5 m)，顶板厚0.35 m,墙高6.1 m,墙厚0.45 m,路面至箱体顶板净高为3.0 m。为不中断铁路行车运行，切割分离后的顶板不能用汽车吊吊装配合施工，而只能采用内部支撑卸放的方式，拟采用7 t叉车支撑配合施工。根据叉车的承载能力、作业方便及安全上考虑，每块重量控制在2.5 t左右，具体分块情况见图1。

图1 切割分块图

（1）顶板横断面方向分3块，编号为①、②、③,纵向①号块按1.50 m切割,②、③号块按2.00 m切割。采用金刚石绳锯切割。

①号块：1.50 m×2.0 m×0.35 m（每块重2.625t）。

②号块：2.00 m×1.0 m×0.525 m（每块重2.625 t）。

③号块：2.00 m×1.0 m×0.525 m（每块重2.625 t）。

（2）边墙沿高度方向分2块,编号为④、⑤、⑥、⑦,高约1.50 m,纵向分割同②、③号块，均为1.50 m。采用液压墙锯切割。

每块尺寸：1.50 m×1.50 m×0.45 m（每块重量2.53t）

（3）底板及部分边墙联合体编号为⑧，采用镐头机凿除。

3 切割机具选择

3.1 DS-WS15金刚石绳锯

（1）技术参数

①.驱动轮:2 mm×280 mm；②.额定功率:15 kW；③.额定电压:400 V-50/60 Hz；④.钢丝绳速度:0 m/s-27 m/s；⑤.缠绳容量:最大9.2 m；⑥.设备重量:266 kg；⑦.外形尺寸:1 560×790×930 mm；⑧.防护等级:TP65

（2）切割原理

金刚石绳锯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，来完成切割工作的。由于使用金刚石单晶作为研磨材料，故此可以对石材、钢筋混凝土等坚硬物体进行切割。液压泵运转平稳，并且可以通过高压油管远距离控制操作，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，并将研磨碎屑带走。

（3）切割特点

①不受被切割物体积大小和形状的限制，能切割和拆除大型的钢筋混凝土构筑物；

②可以实现任意方向的切割，如横向、竖向、对角线方向等；

③快速的切割可以缩短工期。切割效率：2 m2/h左右；

④解决了常规拆除施工过程中的振动、噪音、灰尘及其它环境污染问题；

⑤远距离操作控制可以实现水下、危险作业区等一些特定环境下一般设备、技术难以完成的切割。

（4）切割工艺

此法亦称套索锯切法。其实质是：结成环状的串珠式金刚石绳围包着被锯切的岩石，借助于金刚石锯机驱动绳轮转动与移动两种运动，牵曳串珠式金刚石绳切割岩石。切割曲线长度、曲率半径由大而小在变化。套索锯切法的工艺为：穿孔-套索-锯切。穿孔：在锯切工作面设计的位置上先行穿孔，若是垂直锯切要穿一个垂直、一个水平互为直角且相贯通的孔。孔径为40 mm-70 mm。垂直孔可用钻机进行，水平孔则要用水平导槽式凿岩机，该机可穿略高于地面的孔，可利用设备上的标杆确保与垂直孔准确贯通。套索：当两个穿绳孔贯通后，将串珠式金刚石绳穿入垂直孔，从水平孔中以金属钩掏出，将串珠式金刚石绳对接成无极环状，套在金刚石锯机的驱动轮上。将金刚石绳索撑开，使二个导向轮与两个贯通的孔应在同一平面上，方向正确，不能偏斜。锯切：按照操作要求和步骤进行锯切作业。切割中的注意事项：①.金刚石绳适当绷紧,及时供应冷却水。②.切割过程要确保切割绳在同一个平面内。③.切割要做到速度稳定、参数稳定、设备稳定。

3.2 液压墙锯

3.2.1 主要技术参数

（1）切割系统:齿轮马达排量：54 ml/ r；最大工作压力：200 bar；最大切割深度：73 cm；锯片直径：800 mm～1 600 mm；锯片旋转速度：700 rpm；重量：36 kg

（2）液压站：电机功率：最大功率43 kW(在目前国内外同类产品中绝对属于大功率)；最大工作压力：210 bar；泵最大流量：110 L/min

3.2.2 工作原理

（1）液压墙锯工作运动包括三个动作：锯片的自转、执行机构和锯片的切深、执行机构和锯片的走刀。

（2）工作原理：液压泵站在380 V电压的电源驱动下输出高压油，进而去驱动齿轮马达带动锯片高速自转，利用锯片自转来磨削钢筋混凝土结构进行切割；在锯片自转的同时，可以利用小马达转动来带动执行机构的锯臂整体转动来完成切深动作；也可以同时利用另外一个小马达转动来驱动整个执行机构的直线移动，进而完成距离直线切割。

（3）特点：液压墙锯具有以下显著特点：操作简单，只需一个动力源即可完成全部动作，降低了劳动强度，操作安全可靠，具有过载保护功能，动力强劲，提高了切割能力和劳动生产率。因为它的线性切割可以使施工截面更加整洁；也因为它的简单易操作性可以使劳动力成本大大下降；还因为它能够成倍提高工作速度来缩短施工工期、进一步降低劳动力成本、提高竞标优势、扩大所能接受施工工程的规模；液压系统自身的安全、可靠和稳定性，也使得您在施工的同时不必为像钻机工作时断轴之类的问题而担心，大大降低了施工设备的损耗成本；另外，值得特别注意的是，类似墙锯切割这种静力切割已逐步成为一种施工和设计理念，因为它可以最大程度上保存已有结构的稳定性和安全性.

4 切割方法

（1）切割顺序依次为：顶板①、②、③号，边墙④、⑤、⑥、⑦号；先切割专用线一侧10 m箱体，后切割金千正线一侧11.5 m箱体。

（2）操作方法：金刚石绳锯切割时，先在切割部位打穿绳孔（TE-76电锤），再穿进绳锯及调节滑轮远离绳锯10 m左右操作，此切割可横向，坚向、对角向切割；具体可这样说，只要能穿孔打洞的地方都可以任意进行切割，其切割速度快，设备定位后切割可达每小时2.0 m2，注意切墙身应先切横线，后切坚线，横线用铁垫片垫缝，防止倒下。切割时的机械配合：切割机应配相应能承担割块重量的叉车一台（包括下落的重量），需托住切割块后，方可进行切割。叉车升降要严格注意便梁及钢枕的位置高度，在允许净空中进行操作，切斜角部分时应控制好垫木的角度，下落重量及方向，确保切块在叉车上稳定、均匀。

（3）切块的装载、运输及处理

①顶板①、②、③号块装载采用7 t叉车，先搭设一个平台,平台采用20号槽钢焊接，再其上铺设一层木枕,升起能托牢切块。当切割机切割每块第三条线前,叉车便开进块的位置并升高托住块,此时切割机快速切割块的第三条线,切割完块在自重的作用下,便会落在叉车平台上,确保切块在叉车上稳定、均匀，待整块切穿慢慢放下降低后，叉车少许降低后既出箱外用镐头机破碎，外运、处理。

②边墙上切块采用切块上打入膨胀螺栓与绳索连接，人工调节，落地后进行破碎处理。

③底板及部分边墙联合体，大部分在路面以下，因地面以上部分不高，故采用镐头机凿除，挖掘机与汽车配合把碎碴运走。