公路工程桥梁桩基桩头废旧混凝土再生应用施工工法.pdf

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1、1公路工程桥梁桩基桩头废旧混凝土再生应用施工工法公路工程桥梁桩基桩头废旧混凝土再生应用施工工法1前言近年来国家大力提倡清洁生产和发展节能环保产业，国家发改委、住建部、工信部及环保部等部门多次发文，要求实现建筑垃圾资源化和减少固体垃圾排放量、大力发展循环经济的政策要求。目前国内桥梁桩基大部分采用传统钻孔灌注桩技术，实际施工中均采用超灌的方式保证桩基质量，超灌高度平均在 50cm 以上。混凝土浪费严重且桩基施工完成后桩头破碎后混凝土处理易造成环境破坏，另一方面现今国内公路工程大部分小型构件制作使用传统的混凝土拌和、模具化预制工艺，耗用建材较多，对环境破坏大，由于小型预制构件多数采用低标号混凝土，同

2、时因工人水平差异导致养生、振动不到位使小型预制构件的外观质量和耐久性差，使用 3-5 年后陆续出现掉皮、破损等现象。因此，如何减少生态环境破坏及污染的同时再生利用废旧混凝土作为建筑材料成为各建筑行业探索发展的方向。甘肃路桥第三公路工程有限责任公司针对 G1816 乌海玛沁高速公路景泰至中川机场段公路工程 JZ9 合同段、京新国家高速公路 BM1 合同段施工中产生的桩头废弃混凝土处理难度大、周边无合适处理地点、预制小构件耗用原材料多的问题，开展了公路工程桥梁桩基桩头废旧混凝土再生应用技术的研究。对桥梁桩基桩头废旧混凝土通过“环切法”整体切割后，采用圆盘锯石机、单臂台式切割机对混凝土材料进行切割、

3、铣刨、打磨后形成可再利用的路缘石、六棱块、地板砖等成品小构件。解决了桩基施工中产生废旧混凝土处理的问题，同时拓宽了废旧混凝土的利用方式，使小型构件加工形成工厂化加工流水线，在提高工效、降低劳动强度方面优势显著。不仅改善了施工场地环境，减少了对周围环境的污染，而且节约了资源，对于减少固体垃圾排放量，实现建筑垃圾资源化具有十分重要的意义。该技术于 2019 年 2 月通过中国公路建设行业协会2组织的成果评价，研究成果达到国内先进水平。期间，自主研发的“一种龙门圆盘锯”（ZL201821171564.1）获得实用新型专利授权。经总结提炼，形成本工法。2 特点2.1 桩基混凝土浇筑前将桩头部分钢筋及声

4、测管套 PVC 管的方法，减少桩头钢筋与混凝土的接触，再使用“环切法”提取桩头，降低了桩头混凝土整块提出的难度。2.2 厂区内废旧混凝土通过配套切割设备将其切成可重复利用至路面附属工程路缘石等简单的几何尺寸小构件，减少了固体建筑垃圾排放，保护当地生态环境，实现建筑垃圾的循环经济。2.3 桩基混凝土基本均采用 C30 及以上标号，而大部分路缘石或地板砖等附属结构混凝土采用 C20 或 C15 标号，因此在利用桩头混凝土整体切割成型的小型构件强度更高，提升小型构件成品价值。2.4 通过改装后的圆盘锯石机等配套设备切割出来的小型构件相较于传统小构件预制工艺不需要使用模具、脱模剂、光亮剂等，加之从桩头

5、混凝土内部切割，避免小构件产生蜂窝麻面及粘模现象，外观质量更容易保证。3 适用范围适用于公路工程中大型废弃混凝土结构物处理，尤其适用于临建规模庞大及钻孔灌注桩较多的公路工程项目。4 工艺原理采用改装后的龙门圆盘锯将废旧混凝土进行第一遍粗加工，剔除不可用的边毛料，形成规则的混凝土原料。利用航吊将混凝土原料吊运至条石机切割设备工作台中，经过第二次定尺寸精加工切割成一定规格的小构件成品，再通过人工对成品构件表面蜂窝麻面进行抹灰、抛光处理。35 施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程图图 5.1 施工工艺流程图5.2 操作要点5.2.1 废旧混凝土提取准备阶段：由于桩基钢筋笼在钢筋厂集中加工。为了保

6、证桩头较为完整的分离，因此在钢筋笼加工完成后出厂前将桩头钢筋位置安装 PVC 套管，PVC 套管平均设置 1.2m。外套 PVC 管用透明胶带封口、扎丝扎紧，将其位置固定。提取阶段：桩基混凝土达到一定强度后开挖基坑，并进行高程水准测量，在桩顶位置标记，通过“环切法”（用无齿锯绕桩头环向一周切割，深度 3-4cm，用风镐沿桩头4自上至下凿出 V 型槽剥离混凝土，在桩顶标高以上 3cm 处水平环向间距 20cm 采用风钻钻出断桩孔，使用钢钎打入各个断桩孔中，来回反复敲击钢钎，使混凝土在环形断桩孔处断开。对已断开的桩头钻出吊装孔，插入钢钎，用吊车将已断裂脱离的桩头吊出，吊车应垂直起降）将桩头与桩基整

7、体分离，提高桩头混凝土完整性，保证切割利用率。运输阶段：吊车将桩头混凝土提出后通过钢筋笼及其他钢筋拉运至现场的平板拖车将已凿出桩头运回项目部桩头存放区域，利用航吊将桩头从平板拖车中吊离，提高平板拖车利用率。5.2.2 锯石机剔除原料边毛料将桩头混凝土原料吊运至经改装的圆盘锯石机作业平台中，对平台上桩头采用方木或三脚架等辅助装置进行固定，防止在切割过程中混凝土原料滚动。桩头原料经测算确定长方体最大可利用的体积，标记完成后进行切割，剔除边毛料。剔除过程两边应设置边毛料回收区。若能再次利用，则发挥最大利用率进行下道工序，若边毛料最大切割尺寸小于加工成品构件尺寸不能再次利用，则作为废渣集中清理，保持作

8、业区域整洁，避免废渣通过水槽流入循环水池堵塞水管。图 5.2混凝土桩头毛料切割图5.2.3 条石机定尺寸切割混凝土原料放入条石机作业平台中，操作二合一条石切割机对锯片间距及锯片厚度进行测量，切割前对原料切割位置准确标记，确定切割位置与原料标记位置一致，防止切割后的小构件成品纵向及横向尺寸偏差过大。设定条石机下方原料台的前进速度，再5根据需要切割小构件的纵向尺寸对原料进行定尺断头切割，对切割部位进行初次、二次精确测量，一刀成型，防止二次或多次不同位置切割形成切面错台、错面。切割完毕后对构件尺寸进行复测，将不符合设计尺寸的小构件集中存放，重新切割成其他尺寸的小型构件。5.2.4 成品构件精加工切割

9、条石机切割的成品小构件表面粗糙，有一定程度不平整，且小构件尺寸与设计要求加工的尺寸有一定误差。为了减小条石机切割后产生的小构件尺寸误差及表面粗糙问题，采用单臂台式切割机对表面进行铣刨、打磨，达到表面平整，切割过程应严格控制锯片切割速度，即线速度 30m/min，且应尽量匀速切割，以防速度过快或速度不均导致边角被锯片打碎，切缝不整齐造成表面不平整，使小构件满足设计尺寸要求。5.2.5 成品构件表面抛光由于混凝土内部或多或少存在气泡，从而导致蜂窝、麻面等现象。成品小构件在切割完毕后表面会出现毛刺及不平整的地方。首先采用水泥浆抹面的方式将表面蜂窝填充，其次利用抛光机对表面整体抛光，保证小构件表面外观

10、质量平整光滑，无蜂窝麻面。6 材料与设备6.1 材料本工法所需材料见表 6.1表 6.1 材料一览表序号名称使用要求1刀头符合锯片要求2锯片安装架符合锯片要求3方木标准4钢丝绳符合规范要求6.2 设备本工法所需主要设备见表 6.26表 6.2 主要设备一览表7 质量控制7.1 质量标准本工法严格遵照施工技术规范和检验评定标准进行施工和质量控制，主要标准规范如下：7.1.1 公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1-2017）7.1.2 预制混凝土构件质量检验评定标准（GBJ 321-90）7.2 质量控制措施7.2.1 建立技术管理人员岗位责任制，进行逐级技术交底并签订质量目标责任书，分工

11、明确，责任到人。7.2.2 对切割部位进行初次、二次精确测量，一刀成型，防止二次或多次不同位置切割形成切面错台、错面。7.2.3 严格控制锯片切割速度，即线速度 30m/min，且应尽量匀速切割，以防速度过快或速度不均导致边角被锯片打碎，切缝不整齐影响表面不平整。7.2.4 操作二合一条石机切割应对锯片间距及锯片厚度进行测量，切割前对原料切序号名称单位数量规格型号1龙门圆盘锯台1QSJ 系列2二合一条石切割机台1DTJ 系列3单臂台式切割机台1GD-2004吊车台120t5平板拖车台113m6航吊台110t7高频焊机台1HF15B8水泵台21.5kw7割位置准确标记，确定切割位置与原料标记位置

12、一致，防止切割后的小构件成品纵向及横向尺寸偏差过大。8 安全措施8.1 贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，坚持“安全为了生产，生产必须安全”的原则。建立健全安全管理体系，加强安全教育、岗前培训和安全技术交底工作。8.2 建立健全各项安全规章制度，加强安全岗位责任制。特殊工种必须进行专业培训持证上岗，严禁无证操作、违章作业。8.3 石锯启动后非现场工作人员禁止靠近，各类切割加工设备操作人员应避免穿宽松衣裤，上衣袖口应用手套或袖套将衣物绑扎，严禁袖口或上衣宽松肥大，避免机械伤害事故发生。8.4 航吊在吊运混凝土原料时，应注意物体打击伤害，所有工作人员应远离吊运区域，待原料稳定放下后通过方

13、木定位方可对钢丝绳进行松绑。8.5 用电设备应统一设置配电柜并上锁，在非工作期间，应保持断电状态，在工作期间，非现场施工人员禁止靠近配电柜，清理现场废渣等废料时应使设备。8.6 专职安全员必须在施工现场进行不间断的巡查和指导，避免安全事故的发生。8.7 临时用电编制专项施工方案，严格按方案执行。8.8 厂区内切割设备操作及管理人员应佩戴相应安全防护用品，如：手套、护目镜、安全帽、静音耳塞等。8.9 调节锯片间距及维护人员在调节维护过程中必须确保厂内设备均已断电，并在断电维护期间由专人负责看护，杜绝其他任何人接近配电设施。9环保措施9.1 切割过程必须遵守国家和地方政府有关环境保护的法律法规和规

14、章制度。9.2 切割加工现场各种加工机械设备应分类摆放整齐，混凝土原料及半成品料、成品料要分类堆放，要求合理、整齐，并挂牌明示。89.3 安排专人打扫、整理施工现场，保持现场整洁有序；设备运行切割用水应集中收集，沉淀后循环利用；切割废渣垃圾集中堆放并通过破碎方式形成低标号混凝土用的再生骨料，减少废料排放。9.4 铣刨设备配备工业吸尘器，一次性施工，不需清理，减少环境污染。9.5 采用循环水对切割机锯片进行降温，切割产生的粉尘及细微颗粒随水流至沉淀池进行沉淀，有效的避免了切割过程中产生的粉尘污染。9.6 不可利用的切割废渣采用集中收集，通过破碎处理形成可用于低标号非承重结构的混凝土骨料。10 效

15、益分析10.1 经济效益分析公路工程桥梁桩基桩头废旧混凝土再生应用施工工法采用圆盘锯石机、二合一条石切割机、单臂台式切割机等设备配合切割加工，将废旧混凝土原料进行切割形成小构件应用到工程建设中，经成本分析，按切割加工制作 5m尺寸为 30cm60cm12cm 路缘石为例，公路工程桥梁桩基桩头废旧混凝土再生应用技术施工工艺比传统预制小构件施工工艺成本节约 47.4 元/m，详见表 10.1。表 10.1 公路工程桥梁桩基桩头废旧混凝土再生应用工艺与传统小构件预制施工工艺成本对比表项目传统小构件预制施工工艺桩基桩头废旧材料再生施工工艺小构件尺寸30cm60cm12cm 路缘石数量5m5m材料费C2

16、0 混凝土220 元/m/模具700 元/板车及吊车油耗/50 元刀头/37 元/m人工费预制200 元/m/9养生200 元/工日/振动2 人200 元/工日/切割加工/4 人200 元/工日打包85 元/m2 人150 元/工日机械费混凝土拌和18 元/m/平板拖车费用/520 元吊车费用/800 元电费40 元1040 元水费22 元45 元工序施工要求高，对工人技术水平依赖大。施工机械化程度高，对工人技术水平依赖小。合计3977 元3740 元说明：1.传统施工工艺，重复性使用塑料模具按折旧费 3 元/块计算。2.桥梁桩基桩头废旧混凝土再生切割使用循环水池，水损耗按 10t/d 计算。

17、结论：公路工程桥梁桩基桩头废旧混凝土再生应用施工技术比传统预制小构件施工工艺节约资金（3977-3740）/5m=47.4 元/m。10.2 社会效益分析公路工程桥梁桩基桩头废旧混凝土再生应用技术施工工艺利用固体废旧材料多次切割成型，由于混凝土标号较高，因此其切割加工出来的成品小构件具有良好的耐久性和强度，无需传统预制中的养生和振捣工艺，减少了人工投入。加之目前国家环保形势严峻，针对公路工程上产生的建筑固体废弃物循环利用的研究，可以使资源利用达到最大化，同时各部委均提出加大建筑垃圾再生资源化和减少固体垃圾排放量，本项目采用此工艺大大降低由固体垃圾造成的环境污染，为公路工程固体废旧建筑垃圾再生循

18、环利用使之“变废为宝”提供一定的借鉴意义，这必将成为国家可持续发展战略中的一种趋势。具有良好的社会效益。1011工程应用实例11.1 工程名称：京新国家高速公路（G7）甘肃段白疙瘩至明水、马鬃山镇至桥湾连接线二级公路改建工程 BM1 合同段11.1.1 工程地点：甘肃省酒泉市肃北蒙古自治县马鬃山镇11.1.2 工程造价：10653.8 万元11.1.3 施工日期：2015 年 5 月 15 日2016 年 7 月 14 日11.1.4 工程概况：项目路线起点桩号 K1808+000，终点桩号 K1822+000,全长 13.929km。本合同段主要工程量：路基挖土方 96304.8m3，路基挖

19、石方 259167.6m3，路基填筑利用土石方 81997.39m3，路基填筑借土填方 770191.3m3。共设大桥 2 座、中桥 1 座、小桥 5座、涵洞 16 道。11.2工程名称：G1816 乌海玛沁高速公路景泰至中川机场段公路工程 JZ9 合同段11.2.1 工程地点：甘肃省兰州市永登县11.2.2 工程造价：33848.08 万元11.2.3 施工日期：2018 年 1 月 1 日2019 年 7 月 31 日11.2.4 工程概况：项目全长 6.159km，其中主匝道 2.7km，一般匝道 2.809km，改移省道 0.65km。新建特大桥 1 座、大桥 3 座、中桥 1 座、涵

20、洞 10 道，其中主匝道高架桥全长 1126.46m，设计时速 60km/h，双向 4 车道，行车道宽度 3.75m。本项目桩基总数共计 222 根，其中桩基直径 1.8m/24 根，1.5m/160 根，1.2m/38 根。11.3 应用效果公路工程桥梁桩基桩头废旧混凝土再生应用工法在京新高速公路 BM1 合同段、乌玛高速公路景泰至中川机场段 JZ9 合同段施工中得到应用，将凿出的桩头混凝土经圆盘锯石机切割加工成路缘石、六棱块、地板砖等成品小构件，较好的解决了桩头废旧混凝土处理问题，同时有效地保证了小型构件质量。采用公路工程桥梁桩基桩头废旧混凝土再生应用技术，拓宽了废旧混凝土的利用方式，小型构件加工形成工厂化加工流水线，在提高工效、降低劳动强度方面优势显著，同时桥梁桩基桩头废旧混凝土得到再生利用，不仅改善了施工场地环境，减少了对周围环境的污染，而且节约了资源，具有良好的社会效益。