复杂环境下350m钢筋砼桥梁爆破拆除.pdf

第36卷 第4期 2019年12月 爆 破 BLASTING Vol. 36 No. 4  Dec. 2019 doi10. 3963／ j. issn. 1001 －487X. 2019. 04. 016 复 杂 环 境 下350 m钢 筋 砼 桥 梁 爆 破 拆 除 茆 恒 阳 1， 郑 德 明2， 廖 和 平1， 万 佳 1 （1.安 徽 地 质 爆 破 工 程 有 限 公 司 ， 合 肥230011；2.安 徽 天 明 爆 破 工 程 有 限 公 司 ， 滁 州239000） 摘 要 介 绍 了 复 杂 环 境 下 一 座350 m钢 筋 砼 简 支 梁 式 桥 梁 的 爆 破 拆 除 实 例 。根 据 现 场 勘 测 及 桥 梁 结 构 特 点 和 周 边 环 境 限 制 ， 采 用 仅 对 桥 梁 的 墩 柱 和 系 梁 进 行 爆 破 的 拆 除 方 案 。墩 柱 最 底 部 采 用 钻 双 排 孔 ， 克 服 了 圆 柱 形 构 筑 物 圆 弧 曲 面 对 最 小 抵 抗 线 计 算 的 影 响 ， 确 定 合 理 的 炸 高 ， 起 爆 网 路 采 用 逐 跨 延 时 爆 破 。为 减 少 爆 破 振 动 、 塌 落 振 动 及 爆 破 飞 石 的 危 害 ， 采 用 毫 秒 延 时 控 制 爆 破 ， 最 小 抵 抗 线 方 向 背 离 较 近 岸 边 保 护 对 象 ， 桥 台 处 采 用 堆 沙 袋 、 爆 破 体 采 用 钢 丝 网 捆 扎 ， 用 多 层 竹 笆 近 体 覆 盖 等 措 施 ， 取 得 了 良 好 的 安 全 效 果 。起 爆 后 ， 大 桥 逐 跨 坍 塌 ， 被 爆 桥 体 塌 落 解 体 较 充 分 。 关 键 词 钢 筋 混 凝 土 大 桥 ；复 杂 环 境 ；爆 破 参 数 设 计 ；逐 跨 起 爆 ；安 全 防 护 中 图 分 类 号 TU746. 5 文 献 标 识 码 A 文 章 编 号 1001 －487X（2019）04 －0108 －04 Blasting Demolition of a 350 m Reinforced Concrete Simply Supported Beam Bridge in Complex Environment MAO Heng-yang1，ZHENG De-ming2，LIAO He-ping1，WAN Jia1 （1. Anhui Dizhi Blasting Engineering Co Ltd，Hefei 230011，China； 2. Anhui Tianming Blasting Engineering Co Ltd，Chuzhou 239000，China） Abstract An example of blasting demolition of a 350 m reinforced concrete simply supported beam type bridge in complex environment was introduced. According to the site investigation and bridge structural characteristics and the surrounding environment restrictions，only the pier and tie beam of the bridge were demolished by blasting. Doub- le row holes were drilled at the bottom of the pier，the influence of arc surface on the calculation of minimum resist- ance line of cylindrical structure was overcome，reasonable blast height was determined，the initiation network is step by step time delay blasting so as to reduce blasting vibration collapse vibration and blasting flying stone damage. The direction of the minimum resistance line deviates from the protection object near the shore，at the abutment，the sand- bagged blasting body was tied with steel wire mesh and covered with multi-layer bamboo basketry，a good safety effect was obtained. After blasting，the bridge collapsed span by span，the collapse and disintegration of the exploded bridge was sufficient. Key words reinforced concrete bridge；complex environment；blasting parameter design；spanning initiation； safety protection 收 稿 日 期 2019 －07 －11 作 者 简 介 茆 恒 阳 （1964 －） ， 男 ， 高 级 工 程 师 、 本 科 ， 主 要 从 事 掘 进 工 程 与 爆 破 作 业 相 关 专 业 的 研 究 ， （E-mail）434613455＠ qq. com。 通 讯 作 者 郑 德 明 （1964 －） ， 男 ， 高 级 工 程 师 、 本 科 ， 主 要 从 事 爆 破 设 计 施 工 ， （E-mail）zhengdeming＠163. com。 1 工 程 概 况 弋 江 大 桥 位 于 南 陵 县 老318国 道 上 ，始 建 于 1969年 。由 于 该 桥 长 期 超 负 荷 运 行 ， 致 上 部 梁 板 裂 缝 较 多 ， 特 别 是 跨 中 裂 缝 超 宽 、 超 限 。桩 基 础 冲 刷 裸 露 ， 砼 外 层 剥 落 。桩 基 承 载 能 力 严 重 下 降 。决 定 对 万方数据 该 桥 进 行 爆 破 拆 除 ， 以 消 除 安 全 隐 患 。 待 拆 桥 梁 位 于 青 弋 江 上 ， 两 端 分 别 连 接 南 陵 县 弋 江 镇 和 宣 州 区 文 昌 镇 。弋 江 侧 河 床 露 出 ， 文 昌 侧 为 主 河 道 ， 水 流 较 急 。该 桥 上 部 结 构 为 钢 筋 混 凝 土 简 支T梁 ， 共15跨 ， 跨 与 跨 之 间 的 距 离 为22. 2 m， 每 跨 由5片T梁 组 成 ； 桥 面 距 河 床 高 约13 m， 下 部 结 构 为 双 柱 式 墩 ， 下 粗 上 细 ， 有 系 梁 连 接 ， 桩 基 础 ； 桥 梁 全 长 为 约350 m， 桥 宽 为8. 5 m。 爆 破 周 围 环 境 较 复 杂 ， 桥 梁 两 端 为 多 民 宅 、 商 店 街 道 ， 文 昌 侧 桥 墩 距 最 近 民 房25 m， 弋 江 侧 桥 墩 距 最 近 民 房26 m。爆 破 周 围 环 境 如 图1所 示 。 图1 周 围 环 境 （ 单 位 m） Fig. 1 Surrounding environment（unitm） 2 爆 破 方 案 的 确 定 根 据 现 场 勘 测 ， 并 根 据 桥 梁 结 构 特 点 及 周 边 环 境 限 制 ， 对 各 种 拆 除 方 案 进 行 综 合 分 析 、 优 化 。确 定 采 用 逐 跨 延 时 爆 破 ［1］， 仅 对 桥 梁 的 墩 柱 和 系 梁 进 行 爆 破 ， 由 弋 江 侧 往 文 昌 侧 逐 跨 原 地 塌 落 ， 使 整 个 桥 体 塌 落 于 河 床 ， 后 用 机 械 进 行 二 次 破 碎 及 清 理 。该 方 案 的 优 点 是 作 业 安 全 、 拆 除 速 度 快 。 3 爆 破 技 术 设 计 3. 1 爆 破 尺 寸 该 桥 梁 的 墩 柱 下 部 为 直 径1. 3 m， 上 部 直 径 为 1. 0 m。系 梁 截 面 尺 寸1. 1 m 0. 8 m。 桥 墩 爆 破 高 度 按 经 验 公 式 确 定 ［2］ H ＝ KB 式 中 H为 爆 破 高 度 ；K为 经 验 系 数 ， 一 般 为2 ～ 5； 为 确 保 倒 塌 ， 取 较 大 值5；B为 桥 墩 直 径1. 3 m。 根 据 理 论 计 算 并 结 合 类 似 工 程 实 际 ， 确 定 爆 破 高 度H ＝6. 5 m。见 图2。 图2 桥 体 结 构 图 （ 单 位 m） Fig. 2 Bridge structure（unitm） 3. 2 爆 破 参 数 设 计 桥 梁 的 墩 柱 和 系 梁 的 钻 爆 方 式 墩 柱 采 用 水 平 钻 孔 ， 孔 口 方 向 背 离 较 近 岸 边 的 保 护 对 象 ； 系 梁 采 用 竖 直 钻 孔 ， 均 匀 分 布 于 系 梁 上 面 。由 于 不 能 进 行 试 爆 ， 为 确 保 爆 破 效 果 ， 在 墩 柱 最 底 部 钻 双 排 孔 ， 进 行 加 强 装 药 爆 破 ， 确 保 桥 墩 失 稳 坍 塌 。这 种 布 孔 方 式 还 可 克 服 圆 柱 形 构 筑 物 圆 弧 曲 面 对 最 小 抵 抗 线 计 算 的 影 响 。墩 柱 炮 孔 布 置 示 意 图 见 图3。 图3 墩 柱 炮 孔 布 置 示 意 图 （ 单 位 cm） Fig. 3 Pier blast hole layout（unitcm） 炮 孔 直 径40 mm，φ 1. 0 m墩 柱 和 系 梁 布 置 单 排 孔 ， 孔 距0. 5 m；φ 1. 3 m墩 柱 上 部 布 置 单 排 孔 ， 最 底 部 两 排 布 置 双 排 孔 ， 孔 距0. 5 m， 排 距0. 4 m。参 考 类 似 工 程 经 验 ，桥 梁 墩 柱 爆 破 单 耗 为0. 8 ～ 1. 2 kg／ m3。 由 于 桥 墩 混 凝 土 有 剥 离 及 风 化 ， 结 合 系 梁 对 倒 塌 效 果 的 影 响 及 爆 破 飞 石 的 控 制 ， 系 梁 仅 需 进 行 减 弱 爆 破 即 可 ， 单 耗 取0. 6 kg／ m3； 对φ 1. 0 m 墩 柱 ， 单 耗 取0. 8 kg／ m3； 对φ 1. 3 m墩 柱 单 耗 取 0. 9 kg／ m3。 爆 破 主 要 参 数 见 表1。 3. 3 起 爆 网 路 采 用 非 电 导 爆 管 孔 外 延 期 复 式 起 爆 网 路 由 于 导 爆 管 自 身 延 期 时 间 的 存 在 ， 考 虑 到 网 路 起 爆 的 可 靠 性 及 倒 塌 效 果 的 可 观 性 ， 采 用 孔 内 放 置 一 发 毫 秒 11段 导 爆 管 雷 管 ， 排 间 墩 柱 间 采 用 毫 秒4段 孔 外 延 时 ， 双 导 爆 管 连 接 的 复 式 起 爆 网 路 ，MFB-150型 起 爆 器 激 发 起 爆 。 901第36卷 第4期 茆 恒 阳 ， 郑 德 明 ， 廖 和 平 ， 等 复 杂 环 境 下350 m钢 筋 砼 桥 梁 爆 破 拆 除 万方数据 表1 爆 破 主 要 参 数 表 Table 1 The main blasting parameters 名 称孔 距a／ m排 距b／ m孔 深L／ m单 耗q／（kgm －3） 单 孔 装 药 量 Q／ g φ 1. 3 m墩 柱0. 50 0. 400. 850. 90600 φ 1. 0 m墩 柱0. 50 －0. 700. 80320 系 梁0. 50－0. 800. 60300 4 爆 破 安 全 核 算 4. 1 爆 破 地 震 波 核 算 （1） 爆 破 地 震 波 控 制 重 点 保 护 对 象 为 桥 梁 两 端 的 街 道 民 房 等 ， 保 证 周 边 建 筑 物 的 安 全 。爆 破 时 允 许 一 次 起 爆 的 最 大 药 量 为 ［3，4］。 Q ＝ R3（V／ K） 3／ α 式 中 Q为 最 大 段 别 装 药 量 ；R为 爆 破 点 距 保 护 对 象 的 安 全 距 离 ， 取25 m；K为 地 质 系 数 。取50；α 为 衰 减 指 数 ， 取1. 5；V为 保 护 对 象 所 在 地 质 点 振 动 安 全 允 许 速 度 ， 对 于 一 般 砖 房 建 筑 物 ， 安 全 允 许 振 速 V值 为2 cm／ s。 经 计 算 Q ＝ 25 kg 本 次 爆 破 最 大 段 别 装 药 量 为11 kg， 小 于 爆 破 安 全 规 程 （GB67222014）允 许 的 最 大 段 别 装 药 量 ， 振 动 速 度 控 制 在 允 许 范 围 内 。 （2） 塌 落 触 地 振 动 控 制 利 用 塌 落 振 动 公 式 计 算 ［5-7］ V ＝ K MgH σ 1／3 [] ／ R 式 中 V为 塌 落 引 起 的 地 面 振 动 速 度 ，cm／ s；M 为 下 落 构 件 的 质 量 ， 每 跨 估 算 约550 t；g为 重 力 加 速 度 ， 取10 m／ s2；H为 构 件 下 落 的 高 度 ， 约6 m；σ为 地 面 介 质 的 破 坏 强 度 ， 一 般 取10 MPa；R为 观 测 点 至 冲 击 地 面 中 心 的 距 离 ，25 m；K、β 衰 减 指 数 ，K ＝ 3. 37，β ＝1. 66。 计 算 得 振 速V ＝ 1. 4 cm／ s。小 于 爆 破 安 全 规 程 （GB67222014）的 安 全 允 许 质 点 振 动 速 度 ， 故 塌 落 振 动 不 会 对 周 边 保 护 建 筑 物 危 害 。 弋 江 侧 桥 梁 落 地 为 河 床 ， 河 床 均 为 砂 砾 石 ， 较 为 松 软 ， 文 昌 侧 桥 梁 落 地 为 防 护 堤 混 凝 土 坡 面 ， 考 虑 到 临 近 建 筑 物 为 民 房 ， 实 际 抗 震 能 力 较 差 ， 在 最 后 一 组 桥 跨 落 地 处 ， 设 置 两 处 沙 袋 墙 ， 以 减 小 落 地 震 动 。爆 破 进 行 了 振 动 监 测 ， 监 测 数 据 显 示 爆 破 振 动 完 全 控 制 在 安 全 允 许 范 围 内 ， 实 测 数 据 如 表2所 示 。 表2 爆 破 振 动 监 测 表 Table 2 Blasting vibration monitoring 最 大 段 别 装 药 量／ kg实 际 距 离／ m振 速／（cms －1） 11250. 32 11300. 21 11500. 15 4. 2 爆 破 飞 石 最 远 距 离 的 计 算 Smax＝ f1f2V2 0sin 2α／ g 式 中 α为 飞 石 抛 射 角 ， 取45；g为 重 力 加 速 度 ， 取10 m／ s2；f1为 介 质 系 数 ， 混 凝 土 取9. 23 ～ 9. 60， 砖 介 质 取3. 6 ～6. 0， 取9. 5；f2为 防 护 系 数 ，1层 防 护 时 取2，2层 防 护 时 取1，3层 防 护 时 取0. 5， 取 0.5；V0为 个 别 飞 石 初 速 度 ， 一 般 为15 ～ 30 m／ s， 取 20 m／ s。 则 计 算 可 得 Smax＝ 95 m 爆 破 飞 石 防 护 ［8-10］ 由 于 爆 破 是 浅 孔 ， 钢 筋 砼 结 构 ， 爆 破 时 容 易 产 生 飞 石 ， 爆 破 时 采 用 双 层 钢 丝 网 及 多 层 竹 篱 笆 覆 盖 在 炮 孔 处 ， 并 用 铁 丝 联 为 一 体 ， 桥 头 重 点 桥 墩 进 行 双 层 竹 笆 排 架 防 护 ， 起 到 了 较 好 的 防 护 效 果 ， 沿 河 道 上 下 游 方 向 ， 个 别 飞 石 飞 散 距 离 与 计 算 值 较 吻 合 ， 两 侧 街 道 方 向 未 见 飞 石 产 生 。安 全 防 护 如 图4。 图4 安 全 防 护 图 Fig. 4 Safety protection chart 011爆 破 2019年12月 万方数据 4. 3 爆 破 冲 击 波 控 制 由 于 采 用 接 力 式 起 爆 方 法 ， 只 有 网 路 连 接 的 雷 管 裸 露 在 外 ， 起 爆 药 包 均 在 孔 内 且 药 量 很 小 ， 严 格 控 制 最 大 段 别 装 药 量 ， 故 空 气 冲 击 波 不 会 产 生 危 害 。 5 爆 后 效 果 及 结 论 大 桥 于2017年5月24日15时58分 顺 利 起 爆 ， 约2. 0 s以 内 实 现 逐 跨 坍 塌 ， 被 爆 桥 体 塌 落 解 体 较 充 分 ， 完 全 达 到 了 预 期 效 果 。效 果 见 图5。 图5 爆 破 效 果 图 Fig. 5 Blasting effect diagram 几 点 心 得 （1） 在 墩 柱 最 下 部 缺 口 位 置 采 用 双 排 炮 孔 ， 克 服 了 圆 柱 形 构 筑 物 圆 弧 曲 面 对 最 小 抵 抗 线 计 算 的 影 响 ， 确 保 了 桥 墩 失 稳 ； 合 理 范 围 内 确 定 较 大 炸 高 可 充 分 解 体 ， 便 于 后 续 清 理 工 作 。 （2） 防 护 工 作 很 关 键 ， 桥 台 两 侧 多 有 民 房 商 店 等 保 护 对 象 ， 既 要 考 虑 爆 破 振 动 的 影 响 ， 也 要 加 强 爆 破 飞 石 的 防 护 。钻 孔 时 应 合 理 布 孔 ， 最 小 抵 抗 线 方 向 设 置 背 离 较 近 岸 边 保 护 对 象 对 爆 破 飞 石 的 防 护 起 到 了 良 好 效 果 。两 侧 桥 台 处 桥 面 采 用 机 械 预 处 理 开 缝 与 原 路 面 断 开 ， 文 昌 侧 桥 台 处 桥 面 坍 塌 部 位 堆 置 沙 袋 ， 对 减 弱 塌 落 振 动 起 到 了 良 好 效 果 。 （3）复 杂 环 境 拆 除 爆 破 应 注 意 扰 民 与 民 扰 问 题 ， 爆 破 前 做 好 施 工 公 告 、 爆 破 公 告 、 房 屋 等 保 护 对 象 的 照 片 搜 集 、 宣 传 等 工 作 、 爆 破 时 应 进 行 爆 破 振 动 监 测 ， 防 止 纠 纷 。 参 考 文 献 （References） ［1］ 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 ，2017，34（4） 115-119. ［1］ LIU Guo-jun，LIANG Rui，YANG Yuan-bing. 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