独塔单索面预应力斜拉桥爆破拆除.pdf

第37卷第4期 2020年12月 Vo l . 37 No . 4 Dec . 2020 bMg do i10. 3963/j. issn . 1001 -487X. 2020.04.015 独塔单索面预应力斜拉桥爆破拆除 周祥磊,陈德志，罗歟李本伟，胡浩川,周应军，李克轧陈晨 （中钢集团武汉安全环保研究院有限公司，武汉430081） 摘要针对在市区复杂环境下爆破拆除独塔单索面预应力斜拉桥，采用桥面原地坍塌爆破技术与主塔定 向控制爆破技术相结合的手段成功爆破拆除金婺大桥。重点介绍大桥主塔、主墩和梁块的爆破参数、起爆网 路以及安全防护措施。通过主塔钻孔预切割、桥面机械破除的预处理方式，采用孔内、孔外相结合的延时起 爆技术，并采取立体防护措施和混合缓冲垫层，使大桥解体充分，取得了良好的爆破效果。爆破飞石、冲击波 和爆破振动均在安全允许范围内,未对周围建（构）筑物造成损害。 关键词独塔单索面预应力斜拉桥；控制爆破；原地坍塌；预处理；混合缓冲垫层 中图分类号TD235.3 文献标识码A 文章编号1001 -487X（2020）04 - 0089 - 05 Blasting Demolition of Prestressed Cable-Stayed Bridg e with Sing le Tower and Sing le Cable Plane ZHOU Xiang-lei,CHEN De-zhi ,LUO Peng,LI Ben-wei ,HU Hao-c hu an,ZH0U Ying-ju n,11 Ke-f ei,CHEN Chen SINOSTEEL Wu h a n Sa f et y 主墩长17 m,宽 5 m,河床面以上高9. 5 m,河床下为基础，基础深度 为8 m；主梁为单箱三室预应力混凝土薄腹箱梁，由 19个梁块组成,梁块呈倒梯形，上边长27 m,下边长 13.5 m,高2.2 m,除顶板与腹板、底板与腹板相交 处壁厚增大,其余壁厚均为0.25 m,共3个仓;9对 斜拉索呈平行对称布置,水平夹角为30。，梁上索距 为9 m。大桥结构如图1所示。 90爆破2020年12月 12周围环境 周围环境 下自来水管，埋深1 m,大桥东侧桥头处有110 kV 金婺大桥位于浙江省金华市，周围环境极其复 高压线缆,西侧226 m处有地下天然气管道，如图2 杂。上游19 m处有一座钢便桥，下游27 m处有地 所示。 图2周边环境图单位m Fig. 2 Su r r o u n din g en v ir o n men t u n it m 13工程难点分析工程难点分析 金婺大桥系一种用斜拉索直接将桥面悬吊在主 塔上，主要靠主塔受弯压、主墩受压,斜拉索受拉来 承担的组合受力体系桥梁⑴，并且大桥位于市区中 心地段，爆破作业面临许多难题 1 这种独塔单索面预应力斜拉桥造成主墩和 主塔需要爆破的部位钢筋密集,结构强度大,钻孔施 工困难，剥离、破碎钢筋混凝土难度大。 2 待拆除桥梁与周边居民区、商务区等建 构筑物距离较近，必须对爆破飞石、爆破振动及 冲击波等进行严格的控制，对爆破防护技术要求 高叫 3 待拆除桥梁的上游19 m处有一座钢便桥, 下游23 m处有地下自来水管,对居民生活和交通出 行非常重要，必须重点保护。 2爆破总体方案 根据大桥的结构特点和周围环境条件,确定采 用“主塔向北定向倾倒,主墩与桥面原地坍塌”的爆 破方案，在柱墩、主塔及桥体梁块的东西两侧共设4 个爆破切口爆破顺序为主塔T梁块T主墩。采用 孔内和孔外相结合的延时起爆技术，一次点火起 爆W 3爆破参数设计 3.1主塔主塔 1 预处理 采用潜孔钻对主塔爆破切口后侧进行钻孔切 割,将爆破部分与支撑部分提前分开。将主塔四个 边角混凝土破碎，并对破碎范围内暴露出的角钢及 钢筋进行氧割。 2 布孔形式和孔网参数 由于主塔底部钢筋较为密集,需要加强药量以 确保主塔失稳倒塌。采用矩形布孔的方式，主塔炸 高为4.5 m。主塔布孔如图3所示,主塔孔网参数 详见表1。 第37卷第4期周祥磊，陈德志，罗 鹏，等 独塔单索面预应力斜拉桥爆破拆除91 表1主塔孔网参数表 Table 1 Main tower hole network parameters table 部位 炮孔直径/ mm 孔距/ m 排距/ m 炮孔 孔深/m 堵塞 长度/m 炸药单耗/ kg m“3 单孔药量/ kg 孔数/个 总装药量/ kg 1区 下4排 0.380.51.5 〜1.80.303.421.2 〜1.54864.8 1区40 2.54 合计合计 0.420.50.9 〜1.40.300.6 〜1.1 66 寫；56.1 上6排132122.1 2区0.500.30.390.320.520.067181.2 3爆破网路 采用“孔内延时、孔外接力的大把抓网路”每 把不超过20根，用2发MS1交叉复式连接句，最 后用2发MS1接入主网路，自两端向中间传爆。1 区、2区孔内网路示意图如图3所示。 OS寸“OS X 6 0 - 0 E 面 桥 倾倒方向 下游方向 2 1 OOSHOS X 01 炮孔 旦」 2， F o - E. 1-F P F P F 4 4 下 6 6 上 10 x 50500 2-2x 桥面 图3主塔孔网参数图单位c m Fig. 3 Sc h ema t ic dia gr a m o f ma in t o wer mesh pa r a met er s u n itc m 3.2主墩 1布孔形式和孔网参数 选择在主墩东侧17 mx 9.5 m面和南北两侧圆 弧部位布置炮孔，主墩炸高为6 m,如图4所示。由 于南侧部位距离钢便桥较近，在此方向桥墩弧形部 位采用小孔径布孔，使药包分部更均匀，单段药量和 单耗更低。在主墩中间矩形部位高度为1-75 m、 3.25 m处布置两排空孔，为爆破部分提供新的自由 面。主墩装药结构如图5所示，主墩孔网参数见 表2。 表2主墩孔网参数表 Table 2 Main pier network parameters table 炮孔位置炮孔直径/mm炸药单 f t /kg/m-3孔数/个 第1、2列40 平均单耗为1.41 第3列90 第 1 3行1.44 第4-8列和第2, -7冽90第4行1.70 第5行2.00 96 第1列901.57 两排空孔90/ 2爆破网路 夕卜列间延时起爆扮8个段别,每列间形成50 ms时 主墩孔内使用半秒导爆管雷管4500 ms,孔 差间隔。由南侧第1列至第8列,北侧第列至第 92爆破2020年12月 7列海排用2发MS3 50 ms传爆第1列用4发 传爆，并接入下一列,连至第1列后用4发MS3接 入主网路。起爆时间为4500 -4850 ms。 图4主墩布孔图正视图单位c m Fig. 4 Sc h ema t ic dia gr a m o f ma in mo p h o l e f r o n t v iew u n it c m 3.3桥面爆破参数桥面爆破参数 对桥面两侧的人行道和部分上桥面进行机械破 碎处理［7問，对腹板和底板进行爆破处理。 1 布孔形式和孔网参数 在梁块内部斜面、腹板及底面采用矩形布孔方 式，共设5排孔。由于在底板与腹板相交处钢筋密 集，厚度增大,该处炮孔深度增大为25 c m,单孔药 量增大。梁块炮孔布置如图6所示,梁块孔网参数 详见表3。 2 爆破网路 梁块上所有炮孔同时起爆,孔内采用半秒延期 雷管HS41500 ms，孔外“大把抓”每把不超过20 根，用2发MS1交叉复式连接，最后用2发MS1接 入主网路。 南侧一- 西侧 东侧 图5主墩装药结构示意图单位c m Fig. 5 Sc h ema t ic dia gr a m o f ma in pier c h a r ge st r u c t u r e u n it c m 图6梁块布孔示意图单位c m Fig. 6 Sc h ema t ic dia gr a m o h o l e l a yo u t o f bea m bl o c k u n it c m 表3梁块孔网参数表 Table 3 Beam block mesh parameters table 炮孔 类别 炮孔直径/排距/孔距/炮孔 孔深/r n 堵塞 长度/m 炸药单耗/ kg/m-3 单孔 药量/炖 孔数/个 总装药量/ kg mmm m 一般炮孔 400.3 0.25 0.150.10 3.2 0.050285 十14.25 “ “ 30315.45 加深炮孔0.250.150.067181.20 3.4全桥起爆网路全桥起爆网路 采用导爆管雷管孔内、孔外分段延时起爆，将全 桥爆破部位划分为主塔1区、2区、梁块、主墩3 个部分，起爆顺序主塔1区主塔2区梁块主 墩。爆破网路如图7所示。 4爆破安全及防护措施 4.1近体防护措施近体防护措施 ⑴ 主塔沿外侧包裹土工格栅，搭设竹跳板, 覆盖防晒网和堆沙袋墙。 第37卷第4期周祥磊，陈德志，罗 鹏，等 独塔单索面预应力斜拉桥爆破拆除93 33 2 1 4 图7全桥起爆网路不意图 Fig. 7 Sc h ema t ic dia gr a m o f f u l l br idge in it ia t io n n et wo r k 2 主墩在使用土工格栅和竹跳板之后，以主 墩为中心沿桥面走向覆盖防晒网，最后在主塔南侧 堆“U字型”土堆。 3 桥面在对应的爆破区域覆盖防晒网，并在 炮孔上覆盖沙袋⑼。 4.2专项防护专项防护 1 自来水管的安全防护用钢板、废渣、沙袋、 废旧轮胎和防晒网组成混合缓冲垫层，以降低主塔 倒塌的触地冲击荷载皿。 2 地下管线的安全防护考虑到大桥东侧桥 头处有高压线缆,西侧有地下天然气管道,故在两侧 管网上方铺设沙堆,并进行覆盖防护⑴］。 3 堤坝的安全防护通过在西侧桥面下端与堤 坝上端空间密集堆码沙袋，减弱梁块对江堤的冲击。 5爆破效果 起爆后，主塔向北顺利倾倒，桥面、主墩完全坍 塌于河床上，所有炮孔均准确起爆,整个爆破十分 成功。 1 主塔按设计倾倒方向倒塌，主塔向下游方 向北侧前倾约 7 m。 2 桥面触地,梁块解体充分,左侧梁块向中心 移动约8.8 m,右侧梁块向中心移动约14 m。 3 主墩爆破部位完全粉碎，爆破飞散物最远 约10 m,未对钢便桥造成任何影响。 4 对大桥周边多处建构筑物进行爆破振动 检测，测得数据均满足爆破安全规程GB6722- 2014的要求少］,爆破振动未对周边建构筑物造 成损害。见图8 图10。 6结语 1对于在市区复杂环境下独塔单索面预应力 斜拉桥的爆破拆除，根据其结构特点,采用原地坍塌 爆破技术与定向控制爆破技术相结合的手段,使得 桥梁按主塔-梁块-主墩顺序分段顺利倒塌。 图8主塔爆后效果图 Fig. 8 Ef f ec t pic t u r e o ma in t o wer a f t er ex pl o sio n 图9梁块移动效果图 Fig. 9 Ef f ec t pic t u r e o bea m mo v emen t 图10主墩爆后效果图 Fig. 10 Ef f ec t pic t u r e o ma in pier a f t er ex pl o sio n 2针对主墩这类大体积混凝土应采用潜孔钻 机钻孔作业。对主塔爆破切口后侧进行钻孔切割， 保证了支撑部分在爆破切口形成时的完整性与支撑 能力，以保证倾倒方向的准确性。 下转第137页 第37卷第4期周晓光，董恒超，何 泽，等 销毁废旧炮弹及危险爆炸物品的设计与实践137 的爆破设计及组织实施[J].工程爆破,2005,124 84-87. 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Va l u e En gin eer in g,2015 ,3435 157-159. in Ch in ese 英文编辑袁必和 （上接第93页） 3本次工程采用的安全防护措施起到了良好 的效果，保证了周边的建构筑物安全，为类似防 护工程提供了实际的施工借鉴。 参考文献参考文献References [1] 王 浩,李爱群 ANSYS大跨度桥梁高等有限元分析 和工程实例[M].北京.中国建筑工业出版社,2014 62-63. [2] 高 黎，张英才,袁绍国连霍高速天桥爆破拆除技术 [J].爆破,2014,313110-113. [2 ] GAO Li, ZHANG Yin g-c a i, YUAN Sh a o -gu o . Ex pl o siv e demo l it io n o f Lia n -h u o h igh wa y o v er pa ss br idge [ J ]. Bl a s t in g,2014,31 3 110-113. in Ch in ese [3] 甄梦阳，李本伟,陈德志，等-1160 m长城市高架桥爆 破拆除[J]爆破,2017,34291-95. [3 ] ZHEN Men g-ya n g, LI Ben -wei, CHEN De-zh i, et a l . Ex pl o siv e demo l it io n o f 1160 m l o n g u r ba n v ia du c t [ J ]. Bl a st in g,2017 ,342 91-95. in Ch in ese [4] 张勤彬，程贵海,刘思远，等.跨航道桥梁的爆破拆除 [J].爆破,2018,35478-83. [4] ZHANG Qin -bin, CHENG Gu i-h a i, LIU Si-yu a n, et a l . Bl a st in g demo l it io n o br idges a c r o ss c h a n n el s [ J]. Bl a s t in g,2018 ,354 78-83. in Ch in ese [5] 刘国军，梁 锐，杨元兵.复杂环境下钢筋混凝土简支 梁式桥爆破拆除[J].爆破,2017,344115-119. 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