高压水射流
法的价值-毕业设计题目
2023年2月22日发(作者：助板)1
京原漫水桥高压水射流破碎施工方案
一、工程概况
1、工程介绍
京原漫水桥位于石景山区京原路上，跨越永定河，于1966年竣
工，1987年进行过一次检修，02~03年又进行了一次维修。本桥至今
已使用42年。本桥标准跨径总长为29×14.1=409m，桥宽11.85，现
况桥面为5cm~11cm~5cm厚混凝土桥面。
为配合万柳桥水铣施工，在漫水桥进行水铣试验，根据现场调
查情况选取桥面纵横向裂缝较多、有坑洞病害的第15跨作为试验段，
且第15跨桥下为回填土，利于实验安全
模拟实验主要验证：
①水铣施工工效，设备调试时间，水压力与施工速度的关系；
②安全防护，机械设备本身的防护效果、加硬质围挡后的效果；
③废水的可回收性，净化的效率，净化水的水质；
④混凝土碎渣清理速度和回收；
⑤各种机械噪音的大小，不同距离的噪音检测，采取降噪措施
后的噪音大小；
⑥可能出现的问题：钢筋残留混凝土的处理，高强混凝土水铣
难度大（硫铝酸盐混凝土的密度较大，不利于水铣的施工速度）。
2、施工部位
本次水铣试验选取第15跨为试验段（进京方向），桥面板下方
为回填土，桥跨长度14m，宽度5m，铣刨深度10cm，铣刨方量7m3。
水铣部位
2
3、工期
由于水铣施工时间为3～4小时（共计7立方米，每小时水铣1.5～
2立方米），CGM-6灌浆料施工及养护时间为3～4小时，无法一晚完
成两道施工工序，所以施工时间选在周六日两个晚上进行施工，每天
23:30点～5：00点。第一天晚上进行水铣施工，第二天晚上进行灌
浆料施工。具体安排：
周六晚上：23:00～0:00进行交通导行；
0:00～1:00水铣设备就位、污水收集沙袋摆放；
1:00～4:00进行水铣作业、碎渣清理；
4:00～5:00移除钢筋网片、回填中砂、铺设钢板；
5:00以后恢复交通。
周日晚上：23:00～0:00进行交通导行；
0:00～1:00清理中砂、铺设钢筋网片；
1:00～1:30浇筑CGM-6混凝土；
1:30～5:00混凝土养护；
5:00以后恢复交通。
二、施工部署
1、施工准备
1.1根据现场调查情况及图纸，编制本次水铣工程施工方案。
1.2对施工人员进行生产、技术、质量、安全等方面的安全技术
交底。
1.3协调施工现场管辖部门及附近相关单位的关系，保证施工顺
利进行。
1.4施工用水采用两台20t水车进行供水。
1.5由于施工现场不能连接电源，所以施工用电采用租赁一台
120KW发电机供施工使用。
1.6桥面混凝土采用CGM-6灌浆料和其他辅料也提前运输到施
工现场。
1.7保证各种机械运转正常并提前进场，停在桥下停车场。
2、编制依据
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2.1图纸及文件
2.2规范、标准
2.2.1《北京市城市桥梁工程施工技术规程》DBJ01-46-2001；
2.2.2《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002；
2.2.3《城镇道路养护技术规程》CJJ36-2006；
2.2.4《桥梁工程施工质量检验标准》DBJ01-12-2004；
2.2.5《北京市市政工程施工安全操作规程》DBJ01-56-2001；
2.2.6《混凝土结构加固设计规范》GB50367-2006；
2.2.7《建筑机械使用安全技术规程》JGJ33-2001；
2.2.8《施工现场临时用电安全技术规程》JGJ46-2005；
2.2.9《北京市市政工程施工安全操作规程》(DBJ0156-2001)。
三、施工现场布置及施工过程
1、水射流凿除工艺原理
由高压设备箱加压，产生100-145Mpa的高压水射流，射入混凝
土表面。高压水在混凝土中产生一个超压，当其压力超过混凝土的抗
拉强度时，混凝土发生破碎。如下图所示。
高压水射流去除水泥混凝土原理图
2、施工速度参数
水破碎施工速度约为每小时1.5-2立方米左右（按照水泥编号及
施工难度，实际破碎面积不同）。机器就位约需时30分钟--1小时。
3、机器运抵现场
交通导行开始后，用卡车（9.6米长）将高压设备箱和铣刨机运
抵到施工现场，一辆随车吊同时抵达现场，以便将铣刨机吊下，其他
相关设备陆续进场。
4、机器就位
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所有设备运抵作业现场后，将铣刨机从卡车上吊下，该铣刨机可
自行开进或由吊车放置到作业位置。将铣刨机与高压设备箱用高压水
管相连接，再将高压设备箱与20t供水车相连，同时安装放喷溅防护
网、围挡、污水围堰，准备就绪即可以开始作业。
5、开始作业
首先用铣刨机将桥面拉毛3mm深度（水铣机械换喷头即可拉毛），
以保证水铣时的施工速度及质量。桥面水铣宽度5m,长度14m，深度
10cm，水铣设备铣刨最大宽度200cm，最小铣刨宽度50cm，根据设
备作业能力，本次桥面分三次水铣作业；第一次水铣靠近纵缝一侧，
第二次和第三次依次向外，铣刨宽度分别为2m、2m、1m,铣刨前由测
量人员进行现场放线，画出每次铣刨位置及宽度，用白漆标记出铣刨
位置及面积轮廓线，铣刨机喷射出高压水射流，作用于作业面，破碎
掉水泥混凝土，人工在后面用高压水枪进行清理碎渣，人工配合清理
边角及残留在钢筋上的碎块，钢筋上残留的碎块采用风镐或液压钳将
其破除。
水铣设备铣不到的边角，采用破碎炮并配合人工使用风镐进行清
除，残留混凝土块用液压钳清除干净。铣刨过程中随时检查铣刨深度，
如铣刨深度不足，及时反馈给水洗机械操作人员，调整铣刨参数。
为保证水铣时清渣顺利，水铣前人工在水铣边缘外侧开两道1m
宽的清渣孔和污水收集口。
6、钢筋网片移除与恢复
由于水铣完成后当天不能浇筑混凝土，需要铺设钢板进行交通导
行，为保证行车安全，将钢筋网片在铣刨边缘将其剪断，剪断时注意
预留长度且断点不能再同一断面，短筋外露长度20cm，长筋预留
70cm。水铣完成后，将钢筋网片移除，之后回填中砂至距离现况路
面高度2cm，之后将2cm厚钢板铺设在上面。
第二天将钢板及中砂清理完成后，将移除网片恢复，断点部位采
用相应型号钢筋进行搭接，其搭接长度双面焊不小于5d，单面焊不
小于10D，绑扎搭接部位不得小于25d。
7、混凝土浇筑
7.1准备搅拌机具、灌浆设备及养护物品，清理灌浆空间。
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7.2将基面清理干净后，在界面涂刷混凝土界面结合胶。
7.3按产品合格证上推荐的水料比（1吨灌浆料用2.2吨水）确定
加水量，由于灌浆料方量较大（7立方米），人工不利于灌注，故采
用机械搅拌。采用机械搅拌时，搅拌时间一般为2分钟,搅拌完成后，
将料倒入手推车内，再用手推车将料灌入到桥面。
7.4灌浆时，应从一侧或相邻的两侧多点进行灌浆，直至从另一
侧溢出为止，以利于灌浆过程中的排气。不得从四侧同时进行灌浆。
7.5灌浆开始后，必须连续进行，不能间断。并尽可能缩短灌浆
时间。
7.6在灌浆过程中严禁振捣。必要时可用灌浆助推器沿灌浆层底
部推动灌浆料，严禁从灌浆层中、上部推动，以确保灌浆层的匀质性。
7.7用丝杠控制混凝土灌注高度，保持与现况路面高程与坡度一
致。灌注完成后采用3～5m刮尺进行整平。将刮尺纵向摆放，横向推
拉，推拉速度均匀，中间不停顿，并调整好刮尺底面和混凝土表面全
面接触，发现之间有空隙，要随时补浆，同时要做同养护条件试块三
组。
7.8灌浆过程中如发现表面有泌水现象，可布撒少量CGM干料，
吸干水份。
7.9灌浆完成后及时清理灌浆料搅拌机及其它设备。
8、表面休整、防滑
采用人工配合机械进行抹光处理，在机械上安装圆盘进行粗光；
安装细抹叶片进行精光，并用三米直尺检查平整度，等满足强度要求
后，再采用刻纹机，横向刻纹施工。
混凝土浇筑3小时后，试块强度达到30Mpa以上后，开放社会
交通。
9、成品保护
灌浆完毕后30分钟内,应立即喷洒养护剂或覆盖塑料薄膜等进行
养护,或在灌浆层终凝后立即洒水保湿养护,养护期间不得上人或机
械。
四、防护措施
1、所有现场工作人员均带防护头盔，着防护鞋。对所有人员在
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施工之前进行统一的技术交底和安全教育培训工作，确保施工操作安
全。
2、铣刨机喷头自带防护网，并设专人专门负责全程监管防护，
防止破碎后的碎渣溅出。
3、铣刨机作业范围内两侧应临时搭设防溅护网高度不小于1.5
米。外侧采用1.8m高的围挡进行维护，以保证过往车辆安全
五、噪音控制、用水量控制及污水处理
1、为降低铣刨过程中产生的噪音，在水铣设备的防护网外侧再
罩两层5mm厚的橡胶罩，以达到降噪目的。
2、同时采用噪音检测设备在水铣设备四周5m范围内进行声音
检测。
3、专人记录水铣设备用水量，根据水车的装水数量及剩余量，
计算出水铣的用水量。
4、在铣刨部位四周堆放沙袋，在桥的北侧提前挖出两个2m×2m
×2m的污水收集池，池内铺设双层塑料布，将污水收集池内再引流
到桥下污水净化设备中，净化后排放桥下中水系统中。
5、现场对铣刨厚度，速度，水铣后混凝土块的尺寸，清渣时间
统计，收水和水处理速度等进行统计，在不同位置或距离进行噪音检
测，详细见后附表。
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六、交通导改
交通导行以人为本，方便出行原则，道路交通组织优化在有限的
道路空间上，科学合理地分时、分路、分车种、分流向使用道路，使
道路交通始终处于有序、高效运行状态。
本次交通导行利用周六日夜间23:30至5:00车辆较少时段，采取
半幅断路半幅施工，断路后双向交通间断放行，安排专职人员疏导交
通。
七、质量保证措施
1、采用高压水射流技术，保证在不伤害钢筋的情况下，精确去
除指定范围内的水泥混凝土。
2、组织专业队伍进行施工。由具有10年高压水射流破碎施工现
场经验的专业工程师1名，带领4名精通铣刨机生产和操作原理的机
械技术人员，及4名施工经验丰富的施工技术人员，组成队伍进行施
工作业。
3、在作业之前组织测试，调整水的压力。水泥混凝土铣刨设备，
通过调节高压水的压力，可以一次性去除不同厚度的混凝土。具体的
去除厚度数据，依赖于所要去除的水泥混凝土材料的强度、龄期等因
素，因此，在作业之前，先测试所破碎的厚度，得出具体数据后，再
调整好水的压力，进行凿除作业，以保证作业的精确性。
八、安全文明施工
专职交通协
员管控交通
专职交通协
员管控交通
施工
区域
北
说明：1、本次施工交通持续10小时分两个晚间作业周期。
2、交通导改采取半幅断路半幅导行，桥头两侧安排专职交通管理员手持对讲
机实时通信指挥管制交通，实现上下车道交通间歇式通行，满足对向行车需求。
东
8
1、特殊工种及机械操作手，必须持证上岗。
2、作业人员统一穿反光马甲，戴好要求的防护用品。
3、加强设备维护，保证不漏油和减少废气、噪声的排放。
4、剩余混凝土及施工垃圾，制定地点处理。
5、定时对附近的道路进行洒水压尘。对于强噪声机械必须安装
在工作棚内，工作棚四周必须严密围挡。
6、成立“交通导改领导小组”，并设专职“交通协管员”和“安
全员”，小组成员设置10人，每次施工均在岗，统一着装，并经相
关部门进行专业培训后，考核上岗。交通导改方案经交通管理部门审
批后实施，由专职的“交通协管员”和“安全员”负责交通导改方案
的落实，密切配合交管部门在需要导改的部位设置交通标志牌和安全
施工宣传牌并设专职交通协管员，指挥疏导车辆，确保交通安全和施
工安全。
7、施工管理人员必须对所有作业人员进行安全教育、纪律教育，
不断提高管理人员对所有作业人员安全意识和自我安全防范意识，管
理人员必须及时下达各道工序的书面安全交底。
8、严格按照交通导改交通导改方案的要求码放安全设施，配备
充足的安全设施，并留有备用。
9、保证夜间施工足够的照明灯、交通安全标志警示灯及交通专
用闪光牌，施工时在施工区段内的所有施工人员均穿戴反光标志背
心。
10、每天施工任务完成后，机械拖运至项目部驻地的停机坪存放，
机械停放整齐，夜间派专人维护机械安全。
11、遇有特殊情况服从交管部门的指挥。
12、严禁在行车道内堆物堆料，必须做到场清料净。
13、严禁损坏任何交通安全设施。
14、及时和交通支队、管界民警进行沟通，发现问题及时解决。
九、应急预案
为保证施工期间安全，防止发生意外，根据现场桥梁实际情况，
需在桥下支搭排架，本工程脚手架体系设计的指导思想和选型原则
是：脚手架体系必须安全可靠，施工操作方便，经济合理、施工快捷。
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桥下支撑采用圆盘式脚手架，立杆纵横间距为90（横向）×90cm，
步距150cm。悬臂板从上至下依次放置横向15×15方木（间距90cm）、
纵向15×15方木（间距90cm）、顶托、立杆、底托、5cm厚木板满
铺。
计算书：16跨桥面板长度14m，宽度5m，桥面板厚度0.6m，单
跨半幅桥重：F1=14×5×0.6×2.5=105t，施工荷载：取F2=1.5KN/m
×70=10.5t。
单根立杆受重：(105+10.5)÷（16×7）=1.03t＜5.8t（立杆实际承
载力）
立杆的稳定性按照下式验算：
N/φA≤[f]
[f]－钢材抗压强度设计值，取205MPa
A－立杆截面面积A=562.3mm2
φ－轴心受压构件稳定系数，根据长细比λ查表而得
λ－长细比，λ＝L0/i
i－截面回转半径，圆盘式脚手架i＝20.1mm
L0－计算长度，L0=h+2a。h为立杆步距，a为立杆伸出顶层横杆
中心线至混凝土面的长度。
L0=1500+2×300=2100mm
λ＝L0/i＝2100/20.1＝104.5
查表φ＝0.458
A.纵梁处单根立杆承受荷载
N=10300N
则：N/φA=10300/（0.458×562.3）=21.55MPa<[f]=205MPa
支架稳定性满足要求。
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工程材料准备情况表
序号材料名称单位规格需用量备注
1混凝土m3CGM-60.2
2钢筋tФ101
3钢板㎡2cm厚80
4方木m8×10cm40
5中砂m37
6方木m15×15cm240
7大板m5cm厚120
8脚手架m
机械设备准备情况表
序号设备名称型号单位计划进场备注
1铣刨机台
1配备一台小铣刨机
2高压设备箱台
1
3装载机ZL50
台
1
4渣土运输车
台
2
5发电机组120KW
台
1
6空气压缩机台
1
7液压钳台
2
8吊车25t台
1
9抹光机台1
10刻纹机台1
11混凝土搅拌机台1
12手推车台4
13污水处理设备台1
14水泵3KW台1
15切割机台1
16水车20t台2
17铲车台1
11
18运输车台3导行
19水码
m
50
20爆闪灯个5
21
回转灯
个5
22
LED箭头灯
个5
23
频闪灯
个5
24
交通指示牌
个5
25
限速提示牌
个5
人工准备情况表
序号工种单位数量备注
1水铣工人10
2交通导行
人
15
3钢筋工
人
10
4混凝土工
人
10
5壮工
人
10
12
水铣厚度、速度、残渣等数据统计
部位厚度时间
残留混凝土块直
径、个数
混凝土碎渣
直径
清渣速度水池集水量
污水处理设备
处理量
备注
2m
4m
6m
8m
10m
12m
14m
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噪声监测数据统计
时间
生源测声位置5m测声位置10m测声位置30m
备注
0.5小时
1小时
1.5小时
2小时
2.5小时
3小时