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第37卷第3期 2020年9月 Vol. 37 No. 3 Sep. 2020 bMg do i 10. 3963/j. issn . 1001 -487X. 2020.03.016 复杂环境下分离立交桥控制爆破拆除 孙永，李中挥,李健飞，刘童童,杨春雷，刘丿吴献明 中铁十四局集团第四工程有限公司，济南250002 摘要大井垄分离立交桥先简支后连续，分左右两幅，选用了分段原地坍塌爆破的方法进行一次性爆破 拆除。预先拆除桥梁的不承重结构，后由中间向两边、从东至西的顺序依次爆破拆除承重墩柱。2、3、4号墩 柱有系梁,分上下两部分，爆破长度分别为4 m、3 m,主/辅孔深为135/115 cm,装药量为800/600 g； ；l、5号墩 柱无系梁，爆破长度为3 m,主/辅孔深为100/85 cm,装药量为600/400 g。1 5号墩柱上的孔径均为40 mmo 施工时对爆破部位进行了提前防护，加快了施工进度。通过对电子雷管起爆网路延期时间的优化设计，实现 了桥梁的分段原地坍塌，有效的控制了触地振动等有害效应。大井垄分离立交桥成功爆破拆除，取得了预期 的爆破效果，为类似工程积累了经验。 关键词桥梁拆除；控制爆破；原地坍塌；优化延期时间；提前防护 中图分类号TD235.3 文献标识码A 文章编号1001 -487X202003 - 0095 - 04 Demolition Blasting of Larg e Shaft Ridg e Separation Overpass in Complex Environment SUN Yong, L I Zhong-hui, L I J ian-fei, L IU Tong-tong, YANG Chun-lei ,L IU Chuan, WU Xian-ming Ch in a Ra il wa y 14t h Bu r ea u Gr o u p 4t h En gin eer in g Co Lt d,Jin a n 250002,Ch in a Abstract The Dajing long ridg e separated overpass was firstly supported and then continuously divided into two parts. The of seg mental in-situ collapse blasting was adopted to carry out one-time blasting demolition. The unloaded structure of the bridg e was pre-demolished, and then the load-bearing pier columns were demolished in or der from the middle to both sides,and from the east to the west. Piers 2,3 ,and 4 had tie beams,which were divided into two parts. The blasting leng th was 4 m and 3 m,the depth of the main/auxiliary hole was 135/115 cm,and the charg e was 800/600 g . Without tie beams,the blasting leng th was 3 m,the depth of the main / auxiliary hole was 100/85 cm,and the charg e was 600/400 g . The diameters of all holes were 40 mm. The blasting part was protected in advance to speed up the construction prog ress. By optimizing the desig n of the delay time of the electronic detonator initiation network, the seg mental in-situ collapse of the bridg e was realized, and harmful effects such as g round con tact vibration were effectively controlled. The Dajing long ridg e separation overpass was successfully demolished and the expected blasting effect was obtained, which accumulated the experience for similar projects. Key words bridg e demolition ； ； controlled blasting ； ； in situ collapse ； ； optimize delay time ； ； early protection 收稿日期 2020-04-05 作者简介孙 永1971 -,男，山东济南人，教授级高工、硕士，从 事岩土控制爆破和爆破拆除方面的研究,E-mail 2857598281 qq. com0 通讯作者李健飞1995 -，男，河北邢台人，学士，从事岩土爆破和 爆破拆除方面的研究, E-mail2270554674 qq. como 1工程概况 1-1大桥结构大桥结构 大井垄大桥位于福建省南平市建阳区，全长 187 m,桥面宽24 m,分左右两幅。主桥由北至南有 15号桥墩，共6跨，共6孔，跨径为30 m。大井垄 96爆破2020年9月 大桥上部采用两联4 mx25 m预应力栓（后张）T 梁,先简支后连续,下部结构0台采用柱式台,6采 用肋板台,桥墩采用柱式墩,墩台采用桩基础。 1.2周围环境周围环境 大井垄桥梁东侧为城市，西侧为乡镇，桥梁距东 侧居民楼273.4 m,距西侧民房71.9 m,乡镇一侧有 变压器，桥上有电缆，桥下有马路，马路上部桥梁下 部有电缆，沿马路方向埋设有军用光缆。爆破施工 前，迁移和拆除桥下管线以及周围部分构（建）筑 物。实际爆破施工时，爆破区域周围四邻表如表1 所示。 Table 1 Blasting area four adjacent distance table 表1爆破区域四邻距离表 方位地面、地下或空中距离/m保护对象 东地面273.4居民楼 西地面71.9简易房 西地面128.1砖房1 西地面84.6砖房2 图1周围建筑物及设施示意图（单位m） Fig . 1 Schematic diag ram of building s and facilities around（unit m） 13拆除爆破目标和安全要求拆除爆破目标和安全要求 1） 一次拆除爆破部分墩身，使上部预应力结构 塌落在地面上，便于机械破碎。 2） 爆破飞石、振动等爆破有害效应控制在不损 害周围民房、人员安全和场内设备的范围内。 2爆破方案 2.1方案选择方案选择 通过对国内部分桥梁爆破拆除方案的研究IT , 结合大井垄大桥的实际情况，决定采用爆破方法炸 掉左右线1〜5号墩台，使上部预应力结构塌落在地 面上，最后用破碎机械对塌落的结构进行二次解小， 采用爆破拆除和机械拆除相结合的方式施工，使得 优势互补。桥梁爆破方案有侧向倾倒爆破、原地坍 塌爆破以及分段原地坍塌爆破,经研究采用原地坍 塌爆破。 2.2总体拆除方案总体拆除方案 首先联系相关单位,先人工配合机械拆除或者 迁移大井垄大桥两侧的构（建）筑物，包括管线、变 压器等，以及桥梁上侧其它需要拆除不影响桥梁结 构稳定性的建（构）筑物。 对于大井垄大桥,分段原地坍塌爆破方案,具体 如下 施工准备工作-在左右线1〜5号墩柱架设凿 岩平台T在墩柱、连系梁上布置炮孔-钻凿爆破孔 -验孔-电子数码雷管入孔装药、堵塞-注册电子 数码雷管一电子数码雷管组网连接T电子数码雷管 延期修改及检查一电子数码雷管快速测试-安装墩 柱飞石防护设施-电子数码雷管完全测试-警戒、 起爆等。 2.3爆破参数爆破参数 2.3.1墩柱爆破高度确定 根据拆除爆破“失稳原理”，应爆破桥梁的关键 承重构件，使其失稳,在重力作用下坍塌。大井垄大 桥地表以上的主要承重结构为左右线1 5号桥墩 以及0号台及6号台,0号台采用柱式台,6号台采 用肋板台，只要用爆破法炸毁一定高度的1〜5号墩 柱,桥梁就会在自重作用下坍塌,桥梁坍塌后便于开 展二次破碎工作，决定将墩柱爆破高度定为3. 0〜 7. 0 mo 2.3.2 炮孔布置 因为2、3、4号墩柱中间有系梁，将立柱上的爆破 分为两段,下段距离地面0.5 m以上4 m,上段3 m位 于系梁上部立柱上，距离系梁0.5 m,同号桥墩立柱左 右幅钻孔高度一致。最小抵抗线护取45 cm,孔距a为 40 c叫排距b为50 cmo主/辅孔深L为135/115 c叫 孔径为40 mm,装药量为800/600 go 1、5立柱无系梁，爆破位置距离地面0.5 m以 上3 m,同号桥墩立柱左右幅钻孔高度一致。最小 抵抗线护取40 cm,孔距a为30 cm,排距b为 50 cm。主/辅孔深厶为100/85 cm,孔径为40 mm,装 药量为600/400 go 2.3.3孔网参数与药量计算 1） 1.5号墩立柱 立柱直径1.4 m；每米立柱体积为1.54 n ；每 根立柱爆破高度Q 3 m；l号墩立柱爆破方量 18.48 m3o 2） 2、3、4号墩立柱 立柱直径1.8 m；每米立柱体积为2. 54 n ；下 第37卷第3期孙 永，李中辉,李健飞，等 复杂环境下分离立交桥控制爆破拆除97 节爆破高度兄二4 m；上节爆破高度禺二3 m；2号 墩柱爆破方量71.12 m3o 立柱总爆破体积（不含系梁）为250. 32 n ；立 柱总炮孔数量（不含系梁）744个;总钻孔工作量（不 含系梁）为852 mo 1、 5号墩立柱装药量⑹（不含系梁）39. 2 kg,单 耗鸟由％二工Q/V计算得2121 g/m3o 2、 3、4号墩立柱装药量（不含系梁）128炖，单 耗k计算得1800 g/m3o立柱总装药量（不含系梁） 462.4炖,最大单段药量64炖，大井垄桥梁拆除总 起爆药量控制为462.4 kgo 2.4爆破网路爆破网路 采用连续装药结构，炸药使用2号岩石乳化炸 药,每个炮眼均装1发数码电子雷管,采用正向起爆 法将炸药卷装在孔内。原来的起爆网路延期时间是 按照以下起爆顺序，起始延期时间为50 ms、延期时 间间隔为50 ms设计的，但是为了达到分段分幅原 地坍塌和减小触地振动的目的，对原来的延期时间 进行了优化设计，适当增大了时间间隔。网路连接 如图2、3所示,优化后的起爆顺序和延期时间为东 幅3号墩柱（延期50 ms）-西侧幅3号墩柱（延期 100 ms）东幅2号墩柱（延期400 ms）西幅2号 墩柱（延期500 ms）东幅4号墩柱（延期600 ms） 西幅4号墩柱（延期700 ms）东幅1号墩柱（延 期900 ms）西幅1号墩柱（延期1000 ms）东幅5 号墩柱（延期1100 ms）西幅5号墩柱（延期 1200 ms） o |起爆器| O O9o o O4o o 050 O6o o Oiio o O O O900 O400 050 O600 Qn o o O OO1000Q500 0100 O700 O1200O OO1000Q500 0100 O700 O1200O 0 1 2 3 4 5 6 图2起爆延期时间示意图 Fig . 2 Schematic diag ram of detonation delay time 北一 1 2 3 4 5 图3起爆网路示意图 Fig . 3 Schematic diag ram of the detonation network 3爆破安全验算 3.1爆破振动爆破振动 由设计知最大单段药量为2（3、4号药量与2号 一样）号墩柱同时起爆时药量，为64 kgo根据爆 破安全规程，选用计算公式V K（Q1/3/Ry进行 爆破振动安全距离计算⑺。 式中/为爆破振动安全允许距离,m；Q为最 大一段起爆药量,kg；V为振动安全允许速度,cm/s。 立柱采用C30混凝土，对应强度属于中硬岩石，取 K 二 250,a 1.8,/二 71.9 m,C 64 炮，带入计算公 式算得V 1.38 cm/s ,小于一般民用建筑物允许振 速1.5 cm/s,满足安全要求。 3.2桥梁坍塌触地振动桥梁坍塌触地振动 建筑物坍塌触地产生的振动公式⑻匕二代［尺/ 其中山为塌落引起的地面振动速度,cm/s；M 为下落构件的质量,t ;g为重力加速度,9.8 m/s2；77 为构件的塌落高度,m；o■为地面介质的破坏强度， 一般取10 MPa； 7为观测点至冲击地面中心的距 离,m；局为塌落振动速度衰减系数，一般取3. 37〜 4.09；0 衰减指数,0 二-1.66 - -1.80； 桥内钢筋和混凝土共10 000 t左右，单幅为 5000 to最大高度为约20 mo因桥西侧71.9 m有 简易房，距西幅桥梁重心位置约84. 3 m,”取 10 MPa。当/84.3 m时，桥面塌落引起的地面振 动速度为1.44 cm/s；当7 85 m时,桥面塌落引起 的地面振动速度为1.41 cm/s；当人二100 m时，桥 面塌落引起的地面振动速度为1.07 cm/s,可以验 证当构建物距离桥梁倒塌触地位置84 m以上时，经 查阅资料⑼，桥梁触地引发的振动小于1. 5 cm/s, 对构建筑是安全的。 3.3爆破飞石爆破飞石 拆除爆破采用飞石弹道公式［⑹二 20（0“/瞬）2,月二说/g。式中卫二0.8 kg,w 0.4 m。采用加强防护时，对飞石速度公式进行修 正 二（AA分si『a）/g。 式中场为飞散距离,m；为介质系数；花为 防护系数;。为飞出角度;％为个别飞石初速度， m/s ；g为重力加速度,m/s2 ； Q为最大一段爆破装药 量,kg；F为抵抗线,m。 被爆介质为钢筋混凝土时取9. 23-9. 60； A 为防护系数,一层防护时取2,二层防护时取1,三层 防护时取0. 5 ,考虑共五层防护,并且有铁丝网，防 98爆破2020年9月 护系数取0. 02为飞石抛射角，设计中取40。计 算可得月为92 m,因此爆破区域100 m范围内禁止 任何人员及车辆停留。 爆破飞石控制措施在墩柱上爆破位置以及往 两端各延伸0.5 m区域进行飞石防护，对上述区域 先包裹两层草帘10 cm以上，然后包裹一层铁丝 网,在铁丝网外侧包裹一层草帘、一层竹排。提前将 不破坏桥梁整体稳定性的构件进行拆除。 3.4爆破振动的检测爆破振动的检测 爆破现场共设置4个监测点，监测点位置如图 1所示,1、2、3、4号测点离爆破区域的距离分别为 71.9 mA120 m、200 m、273.4 m,监测所得振速和由 公式计算得到的理论振速曲线如图4、5所示。 c g 点 If 50 150 250 350 距离人/m 0.09 X方向指向爆心 0.08 ▲ Y方向垂直爆心 0.07■ Z方向垂直地面 0.06 0.05 0.04 0.03 ■ 0.02 ----------------1---------------1---------------1 5 4 3 2 1 图4爆破测振数据图 Fig . 4 Blasting vibration measurement data chart 250350150 距离R/m 爆破振动速度 分段塌落振动速度 ■未分陵塌蔣振动速度 50 图5由公式计算得振速曲线图 Fig . 5 Vibration velocity curve calculated by ula 监测结果表明，爆破测振数据随着距离爆破的 距离增大有着减小的趋势，与由公式计算得到的理 论值的趋势相同。经过对爆破测振数据的处理，得 到爆破拆除过程中,距离大桥西侧71. 9 m处民房 1和120 m处路口的监测点有最大振动速度为 0.08 cm/s ,未超过爆破安全规程规定的速度 2.5 cm/s,爆破振动在安全允许范围内。 4爆破效果 1 经过爆后的现场勘查,大井垄大桥按照预定 的坍塌方式坍塌,达到预期效果,桥梁的原地坍塌效 果如图6所示。 2 大桥两侧出现不同粒径的飞石，西侧距大桥 80 m附近出现直径大约为0.2-1 cm的小石块，东 侧距大桥120 m处出现直径约为30 cm的飞石，且 主要集中在东北侧，飞石的分布如图1所示。该区 域出现飞石的原因有①炮孔口处的防护材料与预 先做的防护材料没有连接紧密;②桥东南侧路基比北 侧要高出1 m,挡住了部分飞石。所以类似的工程中 可以在要爆破的桥墩旁边堆起土坡来阻挡飞石。 图6爆破效果图 Fig . 6 Shows the blasting effect 5 结语 1 此次拆除爆破的孔网参数、起爆网路、延期 时间的设置和单耗等爆破参数的设计对大井垄大桥 的爆破拆除是可行的，为类似的工程积累了经验。 2 为了完成当天装药、堵塞、防护的工作，对桥 墩上炮孔部位提前进行了防护，有效地节省了施工 时间。部分北侧炮孔位置防护材料连接不紧密导致 大块飞石产生。 3 爆破过程中所产生的爆破振动和塌落振动 全部控制在爆破安全规程规定的允许范围内，未对 周围建筑物造成任何损害。 参考文献参考文献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,2017,344115-119. 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