作者：张毅
结合上海市同济路高架大修工程，成功运用高压水射流技术，实现桥面混凝土铺装层的快速化切割破除施工。介绍其工作原理和破碎机制，并通过与传统人工风镐配空压机的破碎技术进行对比分析，总结高压水射流技术优势和展望其应用前景。
1工程概况
同济路高架位于上海绕城高速公路（郊环线）上，北接北郊环( G1501)，南连逸仙路高架，跨外环高速公路( S20)和水产路，是上海市宝山区重要交通通道之一。繁重的交通流量以及超重车和集装箱卡车的作用，同济路高架结构及附属出现不同程度的损伤。根据历年桥梁检测报告显示，同济路高架出现影响结构安全及使用性能的病害，如桥面沥青铺装老化、破损严重，部分板梁铰缝出现损坏，部分桥面连续缝开裂或破损等。这些病害降低了行车的舒适性，给高速行驶的车辆带来安全隐患；也加大车辆行驶带来的噪声污染，任其发展将影响桥梁结构安全性及耐久性。
本次同济路高架大修工程主要针对其K206+920—K209+220路段，长约2.3 km范围内的桥梁病害进行大修整治。其中板梁铰缝出现损坏、桥面连续缝开裂或破损等病害修复施工的主要工作重心在桥面混凝土铺装层的破除施工。原主线桥面的结构构造（见图1）：4 cm沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA-13）+4 cm中粒式沥青混合料（AC-16C）+防水涂料+8 cm钢筋混凝土桥面铺装，新设计桥面结构构造改为5 cm重载沥青混合料+11 cmC50钢纤维混凝土。在原沥青铺装铣刨后，全部破除8 cm厚的钢筋混凝土桥面铺装层。为加快施工进度，确保安全质量，减少粉尘、噪声等污染，工程采用高压水射流快速化切割破除技术破除钢筋混凝土桥面铺装。
2高压水射流技术工作原理和破碎机理
高压水射流顾名思义就是喷射出的高压水流，是将自来水通过高压柱塞进行加压，当水压根据现场实际需求上升至几十或几百兆帕的大气压强时，通过高压水泵将水送至孔径极小的旋喷式喷嘴，从喷嘴射出的高压水射速达到300~500 m/s，其承载的能量具备强大冲击破碎力和切割效果。
高压水射流破除混凝土技术是将高压水射流的高压水，传送到破碎机头，破碎机头的喷嘴喷射出高压水作用于混凝土表面，当高压水的内压力（或外扩力）大于混凝土材料内部的内聚力（或抗拉强度）时，混凝土被破碎（见图2）。但对于钢筋等表面密实、没有微孔的材料，高压水无法钻入，所以无法对其造成切割破碎。
3高压水射流破除技术的施工组织
3.1 人员及设备配置情况
高压水射流破除桥面铺装技术，所配备的机械设备主要包括：柴油发电机、高压水泵、破除机、高压手持枪、运水车、吸污装置等。同时配备了机械设备操作和管理人员，包括：高压水射流破碎机头操作员（2人）、配套设施操作员（5人）、配合清渣员（10人）、废水回收员（2人）以及机械车辆驾驶员（3人）。
3.2施工工艺及方案
用于混凝土铺装层快速化切割破除施工的高压水射流破除工艺流程见图3。
1)道路封闭。为保证施工安全且维持高速正常通行，需封闭道路一侧，预留另一侧作为行车道。
2)设备进场。道路封闭后，将高压水泵、破除机、吸污车等设备运至现场，按要求依次安放，将机器与高压泵用高压水管相连接，2个高压泵串联后与运水车相连接。
3)施工准备。沥青铣刨后，技术人员使用橡皮锤探击铺装层表面或开槽取样，对现场混凝土铺装层厚度进行勘查确定，结合施工图将破除范围精确放样，使现场具备施工条件。根据混凝土强度、破除深度等条件调整水量、水压，确保破除深度误差在5 mm以内。水压、水量测试完成后，方可正式开始破除施工。
4)水力破除。高压喷头喷射出高压水射流，作用于作业面，破碎混凝土并保留钢筋（见图4）。同时在高压水射流破碎机头作业范围外的边缘应及时修边处理。为保证被破碎的混凝土碎块不产生飞溅，施工前需在破碎机头周围用结实的油布围挡起来。
5)渣土清运。为防止凿除后的高压水污染路面，施工过程中产生的污水由吸污设备收集处理，及时清渣和外运。清运渣土必须装载规范，沿途不得漏、撒、扬、溢，并按照指定的路线和地点进行运输及倾倒。
4高压水射流技术与人工风镐破除技术破碎效果对比分析
在同济路高架主线桥面开工时，与人工风镐破碎技术进行对比试验。划定两片同为200 m2同条件区域，分别采用高压水射流破除技术和人工风镐破碎技术进行同步破除施工，收集相关对比数据，结果见表1。
通过表1的对比分析，可以得出如下结论。
1)在对同等条件铺装层混凝土进行破除施工时，高压水射流快速化切割破除技术的耗时比人工风镐配合空压机破除技术要缩短2/3的时间，其工效是后者的3倍。A型交织段，交织长度为9m，单车道宽度3.5 m，交织高峰时段，接驳巴士驶离、专线巴士驶入量分别为165 pcu/h、150 pcu/h，上述方法对交织段的通行能力进行测算，计算结果见表2，公交枢纽交织段示意图见图2。
2)高压水射流快速化切割破除技术相比较人工风镐配合空压机破除技术显得更加环保安全，且对人员设备的需求较低。
3)高压水射流快速化切割破除技术比人工风镐配合空压机破除技术机械自动化施工程度更高，且可实现连续不停断施工，更适用于工期紧、要求高的项目。
4)高压水射流快速化切割破除技术可以完好保留原有桥梁道路结构物（包含钢筋等），且切割破除后的施工质量及表观质量均良好，而人工风镐配合空压机破除技术却无法良好控制桥梁道路结构物的破除效果（破除深度和表观质量存在一定缺陷）。
5结语
与传统人工风镐破碎技术相比，高压水射流快速化切割破除技术存在广泛的适用性和可行性，其高效、节能、环保、自动化程度高等特点已成为其显而易见的技术优势，同时其在高架桥梁道路结构修复施工领域的成功运用，拓展了原来只用于机械零件加工业和传统地面道路路面维修的局限性，为高架桥梁道路结构维修提供了新思路和新技术，在桥梁大修领域具有广阔市场空间。
6摘要：随着近年来道路车流量迅猛增加，许多高架桥已处于超负荷运营，桥梁上部结构出现各种亟待修复的严重病害，给桥梁结构本身和交通运营带来安全隐患。结合同济路高架大修工程项目，将水泥混凝土路面维修领域内的高压水射流技术应用于桥面铺装结构层维修。通过介绍高压水射流技术工作原理和破碎机理，与人工风镐破碎技术进行对比分析，并对高压水射流技术优势及应用前景进行展望。
