產(chǎn)品描述
毅實(shí)公司為新老客戶提供混凝土切割技術(shù)淺析:
1 工程概述
新建太興鐵路在明洞里程段將既有太嵐線通過換邊撥道改造為雙線鐵路,線間距5.2m,改造后太興右線距明洞右邊墻2.70m,太興左線距明洞左邊墻1.23m,既有明洞無法滿足改造要求,因此明洞需要拆除改建。
既有楊家村一號明洞主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),兩側(cè)邊墻為素混凝土結(jié)構(gòu),明洞長度23.9m,其主體墻身高度為4.65m,厚度為1.1m;拱**高度6.86m,拱部厚度為0.5m;兩側(cè)洞門高度為8.02m,洞**覆土厚度為2.35m。既有太嵐線為單線鐵路,明洞位于半徑R=600m的曲線上,60kg/m無縫線路,Ⅱ型砼枕1840根/km,電力牽引供電,回流線緊貼明洞內(nèi)墻。在既有明洞內(nèi),通信線路緊貼明洞右側(cè)拱部內(nèi)墻,信號電纜走地下。
2 明洞拆除施工方案
2.1 總體方案 楊家村一號明洞主體為鋼筋混凝土整體結(jié)構(gòu),且洞內(nèi)既有太嵐線為電氣化鐵路,如在營業(yè)線上直接采取動(dòng)力破碎拆除該明洞,對既有鐵路運(yùn)營影響較大,且對既有鐵路設(shè)備存在嚴(yán)重安全風(fēng)險(xiǎn)。本著大限度減少對營業(yè)線運(yùn)營干擾的原則,明洞主體采用金剛石繩鋸靜力切割成塊,先在兩端用水鉆各開一個(gè)鉆孔,然后將繩鋸由鉆孔伸入并連接起來,再利用繩鋸進(jìn)行切割,金剛石繩鋸切割速度為1m2/h。汽車吊吊出鐵路限界以外。明洞上部渡槽及擋墻拆除采取機(jī)械配合人工自上而下的拆除方法,洞**及兩側(cè)覆土同步分層挖除,直至洞身整體外露。
2.2 施工程序及工期安排 明洞拆除工期計(jì)劃29天,具體安排如下:U型渡槽拆除及防護(hù)棚架搭設(shè)2天,洞門端墻拆除及洞**、兩側(cè)覆土清除4天,水鉆打眼(拱圈及邊墻)2天,拱圈拆除5天,邊墻拆除11天,防護(hù)棚架拆除5天。
2.3 隊(duì)伍部署 明洞拆除分為主體切割拆除和附屬破碎拆除兩部分,施工隊(duì)伍計(jì)劃安排2個(gè)。主體切割拆除隊(duì)伍:勞力30人,負(fù)責(zé)明洞拱圈及邊墻的切割和吊除;附屬破碎拆除隊(duì)伍:勞力30人,負(fù)責(zé)明洞拱**渡槽、端墻及回填土的清拆。
3 明洞拆除施工方法和施工工藝
3.1 搭設(shè)防護(hù)棚架 根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際勘測,明洞內(nèi)側(cè)凈跨5.5m,斜交角度為64°,為保證既有鐵路運(yùn)營安全及滿足現(xiàn)場施工條件,結(jié)合既有楊家村1#明洞拆除工期要求,洞門防護(hù)棚架要求前期搭設(shè)完畢,為保證在明洞端墻拆除期間,防止物體墜落到鐵路設(shè)備及行車線上,因此對施工過程可能對既有線安全造成影響的范圍采取防護(hù)棚架防護(hù)。防護(hù)棚架的總體布置形式由下向上依次為條形基礎(chǔ)、鋼管柱、工字鋼、槽鋼、木板。南北側(cè)各施工防護(hù)棚架長度為2m,寬度為7.2m。條形基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)埋φ25mm高強(qiáng)螺栓,每根鋼管柱設(shè)置6根預(yù)埋螺栓,鋼管柱底部法蘭與預(yù)埋螺栓栓接。鋼管柱采用φ630mm螺旋鋼管,高度7.2m,兩根鋼管立柱之間采用8#槽鋼焊接,間距2.5m,確保單個(gè)條形基礎(chǔ)上鋼管柱整體穩(wěn)定。鋼管柱安裝完成后在其**部擺放1道雙10#槽鋼鋼架,槽鋼與鋼管柱采用螺栓連接,確保防護(hù)棚架整體穩(wěn)定。橫向平鋪16#槽鋼,間距30cm,橫向16#槽鋼與縱梁采用螺栓連接,16#槽鋼上平鋪5cm木板,端頭采用木板作為擋頭板,防止拆除過程中零星碎塊跌落影響鐵路行車安全。
鋼管柱單根長度長為7.2m,合計(jì)重量為Q=(3.14×0.63×78.5×7.2)=1.118t。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際測量,吊車采取20噸汽車吊,吊裝作業(yè)半徑為12m,主臂伸長19.73m,作業(yè)角度為θ=52.54°,大吊裝重量為3.36噸,安全系數(shù)為K=3.36/1.118=3。
為了防止兩側(cè)棄渣滾入鐵路范圍,影響鐵路行車安全,在鋼管柱外側(cè)高度2m以下設(shè)置10mm厚鋼板防護(hù),鋼板與鋼管柱焊接。
3.2 渡槽及擋墻拆除 明洞上部渡槽及擋墻拆除采取自上而下的拆除方法。為防止拆除過程中有碎塊墜落,損壞接觸網(wǎng)及回流線等鐵路設(shè)備,確保施工及建筑垃圾外運(yùn)過程中既有太嵐線的運(yùn)營安全,在明洞出入端兩側(cè)沿線路方向各2m設(shè)置鋼管柱棚架防護(hù),凈空與凈寬不小于既有明洞尺寸。明洞兩端豎墻及兩側(cè)覆土同步分層挖除。
拱**以上部分端墻及渡槽拆除作業(yè)利用1-12m框架橋側(cè)位**進(jìn)封鎖點(diǎn)進(jìn)行,拱**以下豎墻拆除時(shí),采用人工配合挖掘機(jī)進(jìn)行拆除,出入口兩端左右兩側(cè)各配置兩臺風(fēng)鎬,共配置8臺同時(shí)作業(yè),端墻身破碎厚度控制在0.5m以內(nèi),配合挖掘機(jī)挖除兩側(cè)回填土。棄土及建筑垃圾采用挖掘機(jī)裝車,自卸車運(yùn)輸。
一步:明洞上部渡槽及擋墻拆除前,封鎖要點(diǎn)在出入口兩端2m范圍搭設(shè)鋼管柱棚架防護(hù),基礎(chǔ)采用C25混凝土條形基礎(chǔ),鋼管柱間距100cm,明洞兩端線路兩側(cè)各設(shè)置2根,鋼管柱**縱向設(shè)置25b工字鋼,線路上方橫向搭設(shè)8#槽鋼橫梁,采用焊接方式進(jìn)行固結(jié)。搭設(shè)高度與渡槽高度一致,鋼管柱棚架外側(cè)采用10mm鋼板進(jìn)行隔離硬防護(hù)。二步:機(jī)械清運(yùn)地面表層渣土,使渡槽底板外露。三步:防護(hù)棚架搭設(shè)完成后,利用1-12m框架橋**進(jìn)封鎖點(diǎn)對明洞拱**以上部分采用破碎炮拆除,盡量減少混凝土碎塊落在防護(hù)架上,碎渣用挖掘機(jī)裝車,自卸車外運(yùn)。四步:拆除明洞左右兩端豎墻的同時(shí)將槽背回填土同步挖運(yùn),直至明洞拱圈及邊墻整體裸露。
3.3 明洞主體拆除 明洞主體拆除由兩部分組成,分別為拱圈及兩側(cè)邊墻。明洞主體拆除均采用繩鋸靜態(tài)切割完成,切割成塊后,用吊車吊出外棄。
3.3.1 明洞切割面積計(jì)算 1明洞拱圈混凝土參數(shù)計(jì)算:
拱圈頂部斷面面積:
(60/360)×π×(2.822-2.222)≈1.3m2 拱圈兩側(cè)斷面面積:
2×(45/360)×π×(4.122-3.522)≈3.0m2
起拱線處每側(cè)斷面面積:0.5×23.9=12.0m2
拱圈總重:(1.3+3.0)×23.9×2.5=257t
既有明洞中間有一道沉降縫,故拱圈需分4次分割使之平均分成6部分,計(jì)6塊,每塊平均長4.0m,重43.0t,采用吊機(jī)吊裝方案。采用200t吊車(配重69t),回轉(zhuǎn)半徑9.22m、臂長21.9m的情況下額定起吊能力為55t,則吊裝安全系數(shù)=59/43=1.37。
起拱線處每單元段截面面積為:12/6=2.0m2
拱圈鋼筋混凝土切割總面積為41.2m2。
2明洞邊墻混凝土參數(shù)計(jì)算:
明洞邊墻混凝土重量計(jì)算:
邊墻橫截面面積:1×4.7=4.7m2
邊墻底面面積:1×23.9=23.9m2(邊墻寬為1m)
單側(cè)邊墻總重:(1.3+3.6)×23.9×2.5=292.8t
既有明洞單側(cè)邊墻需分5次分割使之平均分成6部分,計(jì)6塊,每塊平均長4.0m,重48.8t,采用吊機(jī)吊除方案。采用200t吊車,在配重69t、回轉(zhuǎn)半徑6.28m、臂長13.9m的情況下額定起吊能力為82t,則吊裝安全系數(shù)=82/48.8=1.68。
每單元段邊墻底面截面面積為:23.9/6=4m2(故需四套繩鋸?fù)瑫r(shí)切割)
邊墻鋼筋混凝土切割面積為85.4m2。
3鋼絲繩檢算:
鋼絲繩選擇
縱梁吊裝采用φ64鋼絲繩吊裝。鋼絲繩檢算:
Fo=K'*(d*d)*Ro/1000
d――鋼絲繩公稱直徑mm;
Ro――鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度Mpa,取1670Mpa;
K'――小破斷拉力系數(shù),取0.3;
小破斷拉力Fo=64*64*1670/1000*0.3=2052KN
鋼絲繩自身安全系數(shù)取6,則鋼絲繩的允許安全拉力為:2052KN/6=342KN=34t。吊裝過程中鋼絲繩雙股受力,則每端允許吊裝68t,每臺吊車實(shí)際大吊重約48.8t,鋼絲繩安全系數(shù)為68/48.8=1.39。
3.3.2 明洞主體拱圈拆除 1拆除方法。明洞全長23.9m,經(jīng)綜合考慮,對拱圈分成六個(gè)等分的節(jié)段。一步:沿垂直明洞軸線進(jìn)行切割,在每一道切割中弧形段**部開一鉆孔,然后在兩側(cè)起拱線處各開一個(gè)鉆孔,由兩套繩鋸?fù)瑫r(shí)切割,在一個(gè)封鎖點(diǎn)內(nèi)完成二道拱圈切割(對向同步進(jìn)行)。二步:沿該單元節(jié)段兩側(cè)起拱線進(jìn)行切割,由兩套切割機(jī)同時(shí)切割,起拱線切割前,吊機(jī)就位,將吊機(jī)鋼絲繩提前穿入吊裝孔,并將其成受力狀態(tài),待該拱圈節(jié)段與邊墻分離后,由吊機(jī)將其起吊。以此類推,依次完成6個(gè)節(jié)段的切割吊運(yùn)。既有明洞拱圈需分2次分割使之分成6部分,起拱線處需切割3次,金剛石繩鋸功效為1m2/h。故明洞拱**部分拆除需用5個(gè)封鎖點(diǎn),每次封鎖點(diǎn)需3小時(shí)。2拆除步驟。一步:要點(diǎn)120分鐘,接觸網(wǎng)停電,對明洞內(nèi)回流線設(shè)絕緣套防護(hù)。通信對路纜改移,信號監(jiān)護(hù)信號設(shè)備及電纜。二步:點(diǎn)前準(zhǔn)備:在封鎖前對明洞拱段正**部及左右兩側(cè)起拱線處分別鉆一切割孔,單元節(jié)段對稱設(shè)置4個(gè)吊裝孔(所有鉆孔在封鎖點(diǎn)前不得打通,必須保證預(yù)留10cm厚度不鉆透)。三步:要點(diǎn)180分鐘,給點(diǎn)后迅速打通六個(gè)切割孔,安裝調(diào)試?yán)K鋸切割設(shè)備,進(jìn)行拱圈切割,四套繩鋸?fù)瑫r(shí)進(jìn)行,各需2.5個(gè)小時(shí)。切割完畢后,點(diǎn)畢開通。同樣的方法完成二次拱**橫向切割。四步:要點(diǎn)180分鐘,吊機(jī)就位,將吊機(jī)鋼絲繩垂下。給點(diǎn)后迅速打通八個(gè)吊裝孔,將吊機(jī)鋼絲繩迅速穿入吊裝孔,安裝調(diào)試?yán)K鋸切割設(shè)備,使拱圈成受力狀態(tài),沿一個(gè)、六個(gè)單元節(jié)段兩側(cè)起拱線由四套切割機(jī)同時(shí)切割,切割需要2.5小時(shí)。待該拱圈節(jié)段與邊墻分離后,由吊機(jī)將其起吊。重復(fù)二步至五步直至將明洞拱圈拆除完畢。3拱圈混凝土吊移。吊機(jī)不利位置參數(shù):大回轉(zhuǎn)半徑為9.22m,大臂長約為21.9m,每塊拱圈混凝土自重約為43t。根據(jù)混凝土自重,參考吊車性能,確定采用一臺200t吊車進(jìn)行拱圈混凝土吊除作業(yè)。200t吊車在配重69t,回轉(zhuǎn)半徑10m,臂長21.9m的情況下額定起吊能力為59t,吊裝安全系數(shù)為59/43=1.37。吊裝前嚴(yán)格卡控吊車站位的地基承載能力,并背向線路方向做等距離、等臂長試吊,嚴(yán)防吊車傾覆,確保吊裝作業(yè)的安全進(jìn)行。
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