水力破碎技術的研究與工程應用逐漸成為歐、美等發達國家的研究熱點,隨著水力破碎技術的深入研究,水力破碎工程裝備已經成為世界上先進的混凝土修復裝備,其主要技術參數包括壓力:80~150MPa;流量:100~400L/min。通過選擇不同的破碎參數,可以達到不同的破碎效果,目前在水力破碎工程裝備上國際先進水平主要綜述如下[20-23]:
1)美國 NLB 公司:美國 NLB 公司是美國一流水射流設備的專業生產廠家,是最早開發水力破碎技術廠家之一。其水力破碎產品配置主要包括:一套 20600D 型泵機組(壓力 140MPa、功率 520k W、流量 200L/min 的五柱塞泵)或兩臺 20256D 型泵機組并聯(單機壓力 140MPa、功率 250k W、流量 90L/min 的三柱塞泵及 4400 型混凝土破碎車,破碎寬度 0.94~23.77m,破碎深度 0.3m,水車容積 6.3m3,進水過濾精度 10μm,但其水力破碎設備只能應用于地面破碎。
2)美國 Gardner Denver 公司:該公司研制的水力破碎機,由于機組功率小,只能用于混凝土小范圍破碎修復。其中 CDV 型破碎機主要用于混凝土破碎作業,其噴頭轉速 30~50rpm,橫移速度 1~15 次/分,前進速度:氣動馬達驅動時為 70~190ft/min,輔助動力時為 0.2~5ft/min,最大工作寬度為 50cm;CRV 型混凝土水力破碎機主要用于道面修復,最大工作壓力可達 250MPa,泵機組功率僅 55k W,可進行 180°旋轉,適用于立面、地面以及頂壁混凝土水力破碎和修復[24-26]。顯然,超高壓小流量水力破碎機組水力破碎的效率太低,但其機構的靈活性值得借鑒。
3)最近十幾年來,混凝土水力破碎技術在全球范圍內得到了較為廣泛的應用[27]。如德國交通部成立了德國混凝土委員會和德國水力破碎標準委員會;瑞典國家道路管理局依據《橋梁法典》,明確指出應當采用高壓水射流技術進行混凝土表面處理和破損混凝土的修復工作[28]。在意大利東北部,民用工程承包商 CO.I.PI. S.p.a 成功的使用兩臺瑞典 Conjet公司的混凝土水力破碎機器人對損傷的隧道進行了修復工作。該隧道頂部分布著一系列由于碳化、氯化、上凍、溶蝕等綜合因素馬蹄狀損傷部分[29]。CO.I.PI.S.p.a 在威尼斯北部的Colle Umberto 使用兩臺 Conjet 公司的 362 型混凝土破碎機器人對隧道中損壞的部位進行了清除和修復[30]。362 型機器人在多功能旋轉臂和遠程控制系統的幫助下,選擇性的清除了隧道中的損傷部分,破碎了強化結構周圍 10~40mm 范圍內的混凝土,同時對鋼筋結構上的銹層進行了清除。總長 12.4km 的南部隧道中,有 488m 的隧道受到損傷,大約需要清除的部位混凝土體積達到 360m3。這三臺混凝土破碎機平均每天大約要換班工作 15 個小時,三臺設備平均每天大約破碎混凝土 20m3,每臺每小時破碎混凝土大約 0.52m3,整個修復過程僅用了 18 天[32]。 水力破碎已經用于世界各地的很多修復項目中,如圖 1-2 所示。混凝土的水力破碎裝備典型應用案例主要包括澳大利亞 Westgate 大橋維修,臺灣 Great Straight 大橋維修,加拿大 Niigata 電廠項目,英國 Manchester,Thelwall 大橋維修,韓國首爾 Samill High 大橋維修,沙特 Hadeed 鋼廠項目,西班牙 Almarag 核電站項目,危地馬拉 Chixoy 水電站大壩維護,其他應用還包括隧道整修、船塢維修等[33]。水力破碎裝備的直接應用市場:橋梁、高架路、高速公路路面、廣場等混凝土破碎、維護和修復,橋墩等直面的表面氧化層去除,隧道曲面、頂面維護,水電站大壩大曲面表面維護,機場道面破損局部施工,煤礦巷道復雜狀況的開釆,大型□筑物的局部修整、鉆孔、整平,地震、洪水等緊急災害突飛的房屋建筑物破碎很多人無法到達的地方的復雜施工問題等[34]。其中最重要的是橋梁、高架路道面破碎維護,因為這種場合不允許機械振動強裂的傳統作業方式,而且嚴格要求必須剝層處理。這一系列應用說明:水力破碎可以多方位靈巧施工,是一個世界性工程,水力破碎設備的應用無處不在[35]。