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第34卷 第4期 2017年12月 爆 破 BLASTING Vol. 34 No. 4 Dec. 2017 doi10. 3963／ j. issn. 1001 －487X. 2017. 04. 021 复杂环境下钢筋混凝土简支梁式桥爆破拆除 刘国军 1，2， 梁 锐 1， 杨元兵2 （1.甘肃省化工研究院， 兰州730020；2.甘肃兰金民用爆炸高新技术公司， 兰州730020） 摘 要 介绍了城市复杂环境下钢筋混凝土简支梁式桥梁爆破拆除实例。根据待爆破桥梁自身结构特点 及周围环境要求， 采用浅孔爆破和深孔爆破相结合的爆破拆除施工方案。桥墩、 台帽、 联系梁采用浅孔爆破， 南北两端承台基础采用中深孔爆破技术一次性爆破拆除。在保证桥梁结构安全的条件下， 对桥梁南北两跨 及部分桥面进行了预处理。为了增加桥梁构件部分空中解体效果及减少爆破后二次破碎量， 起爆网路采用 由北向南逐跨逐段延时起爆技术。在施工过程中进行精细化管理， 对爆破参数进行优化， 严格控制钻孔质 量， 采取有效的安全防护措施， 对重点对象景观“中隔墙”采取缓冲垫层进行防护。爆破达到了预期的爆破 效果， 桥体空中解体较为充分， 爆破有害效应没有对周边建构筑物造成影响， 重点保护对象“中隔墙”完好无 损。 关键词 复杂环境；钢筋混凝土；简支梁；桥梁；爆破拆除 中图分类号 TU746. 5 文献标识码 A 文章编号 1001 －487X（2017）04 －0115 －05 Explosive Demolition of Reinforced Concrete Simply Supported Beam Bridge under Complex Environment LIU Guo-jun1， 2，LIANG Rui1， YANG Yuan-bing2 （1. Gansu Chemistry Research Institute，Lanzhou 730020，China； 2. Gansu Lanjin Civil Blasting High-tech Company，Lanzhou 730020，China） Abstract The explosive demolition example of reinforced concrete simply supported beam bridge in urban com- plex environment was introduced. According to structural characteristics of the blasting bridge and requirements of surrounding environment，the explosive demolition scheme was designed combining the shallow hole blasting and deep hole blasting. The shallow hole blasting was applied to the pier，abutment cap and contact beam. The north and south ends pile foundation were demolished with medium-length hole blasting technology simultaneously. To ensure the safety of the bridge structure，two spans in the bridge north and south and some bridge decks were treated in ad- vance. In order to increase the midair disintegration effect of bridge components and to reduce secondary crushing a- mount after blasting，the priming circuit was designed with time delay initiating technique of span by span blasting from north to south. During blasting，the fine management was carried out and the blasting parameters were further optimized. Effective safety measures were taken to protect the key landscape“mid-partition”by cushion. Good blas- ting results were obtained，and the midair disintegration of blasting target was relatively complete，meanwhile no influ- ence was made on the surrounding buildings，and the key protection object“mid-partition”was intact enough. Key words complex environment；reinforced concrete simply supported beam；bridge explosive demolition 收稿日期2017 －08 －12 作者简介刘国军（1977 －） ， 男， 高级工程师、 本科， 主要从事民用爆 破技术和采矿技术的研究， （E-mail）lgj2000＠163. com。 1 工程概况 酒银桥位于酒泉市北部北大河上， 始建于1968 万方数据 年， 桥长220 m， 宽12 m， 该桥经过40多年的运营， 大桥的桥墩、 简支梁等部位均出现了不同程度的损 伤， 经相关单位检测认定为危桥。同时随着城市的 不断发展， 酒银桥已不能满足城市运力需要， 酒银路 也即将由普通公路改造为城市道路次干道， 路面宽 度大幅拓宽， 酒银桥的改造迫在眉睫。 2 爆破环境 待拆酒银桥东南、 西南距离北郊公园12 m， 南 部与南滨河路相接； 东北距离30 m外为迎宾阁、 河 西山庄和学校； 西北方向35 m为公司三层办公楼和 加工厂； 北面80 m为部分民居简易楼。酒银桥南北 方向跨越北大河， 为了提升城市的形象， 在北大河中 间建有混凝土中隔墙 景观墙， 将北大河东西向 分为南北两部分， 南面部分打造为景观带， 与北郊公 园一起组成酒泉市重要的休闲娱乐景点。爆破周边 环境图详见图1。 图1 酒银桥周围环境图（ 单位m） Fig. 1 Surrounding environment of Jiu-yin bridge（unitm） 3 桥梁结构 酒银桥长220 m， 宽12 m， 桥面距离河面高6 m， 桥墩台帽顶部距离河面5 m， 桥墩、 简支梁、 桥墩台 帽为钢筋混凝土圬工结构， 桥面为钢筋混凝土的现 浇板。大桥共计12跨， 南北端部各有1个承台支 撑， 其它共11排桥墩支撑， 跨距为18 m。桥墩为 2根底部大、 顶部小的圆柱形组成， 桥墩直径从底部 到顶部分别为直径为1. 9 m、1. 3 m、0. 9m。桥墩顶 部由台帽连接， 桥面由5根宽0. 3 m、 高0. 8 m的简 支梁支撑， 桥梁结构图见图2。 4 爆破设计 4. 1 爆破方案选择 根据桥梁自身结构特点及周边环境条件综合考 虑， 可以选用整体单向倾倒或逐段逐跨原地塌落爆 破施工方案［ 1］。 （1） 整体单向倾倒爆破施工方案即桥梁整体向 东或向西倾倒， 该方案施工相对简单， 爆破预处理量 相对较少， 施工周期相对较短， 但由于北大河水位相 对较高， 对钻孔影响较大， 同时爆破后二次破碎量较 大， 对北大河景观带影响较为严重， 不利于保护景观 带和中隔墙。 （2） 逐段逐跨从北向南依次起爆塌落方案， 将 大桥依次分为12段分别爆破塌落， 爆破施工不受北 大河水位的影响， 采用分段爆破有效的降低单响爆 破药量， 能更好的控制爆破有害效应， 保护北大河景 观带。同时分段爆破有利于桥梁在空中解体， 减少 了爆破后机械二次破碎工程量， 既改善了桥梁爆破 效果， 又减小了桥梁塌落时触地振动对周边建构筑 物及北大河景观带柔性基础的影响。综合考虑， 本 次桥梁爆破采用逐段逐跨分段延时原地塌落爆破施 工方案。 4. 2 预处理 因受周边施工条件和桥梁自身结构特点的影 响， 为了降低爆破作业对周边环境的影响， 要求本次 桥梁拆除作业（含承台和桥墩）只能进行一次爆破 作业。考虑到桥梁南北两端承台基础体积大埋深 深， 后期机械破碎难度较大， 工期长， 在保证桥梁结 构整体安全的条件下， 决定采用机械破除方式预处 理大桥南北各一跨， 保证能够清理承台作业面， 以利 于承台爆破钻孔作业； 同时为了能够在桥墩台帽顶 部钻孔作业， 预先对部分桥面进行切割处理。 4. 3 爆破参数的选择 （1） 桥墩及台帽爆破参数［ 2］。为了使得桥墩及 台帽爆破破碎更加充分， 有利于爆后桥面的下沉及 爆渣的清理， 桥墩圆柱体部分采用沿桥墩长度方向 中心钻1个竖直深孔， 下部扩大部分补钻1圈浅孔， 台帽部分布置3排垂直孔， 炮孔布置图见图3。 （2） 承台爆破参数， 由于承台基础体积大埋深 较深， 按新桥建设需要， 需对承台基础全部进行开 挖， 且要求和桥体同时进行爆破拆除， 综合考虑各种 611爆 破 2017年12月 万方数据 因素， 决定在保证桥体结构和爆破振动安全的条件 下， 为了达到一次性爆破开挖的目的， 决定承台基础 采用φ 76中深孔爆破方式进行爆破作业。爆破参 数见表1。 图2 桥体结构图（ 单位m） Fig. 2 Bridge structure（unitm） 图3 炮孔布置图 Fig. 3 Blast hole layout 表1 桥梁爆破主要参数表 Table 1 The main blasting parameters of bridge 名称 最小 抵抗线 W／ m 眼距 a／ m 排距 b／ m 孔深 L／ m 单耗q／ （gm －3） 单孔 药量 Q／ g 台帽0. 300. 40. 30 0. 35 0. 5560050 立柱0. 45－－5. 00500500 立柱脚0. 300. 5－1. 0040060 联系梁0. 250. 40. 250. 3030020 承台2. 502. 02. 007. 505001600 4. 4 爆破起爆网路 本次桥梁爆破工程起爆网路设计主要考虑降低 爆破单响药量， 减小爆破振动对周边建构筑物的安 全， 增加桥梁构件空中解体破碎效果， 减小单个构件 质量， 有效控制塌落振动的影响。决定采用非电导 爆管孔外延期复式起爆网路［ 3，4］， 即采用孔内高段 位（MS13） ， 孔外低段位（MS5） 的网路起爆技术。 5 爆破安全校核及防护措施 5. 1 爆破振动安全校核及措施 本次爆破振动重点保护对象为桥梁东北面迎宾 阁， 西北面公司及普通民居， 爆破必须确保周边建构 筑物的安全。由于承台距离保护建筑物最近， 爆破振 动速度核算以承台爆破最大单响药量进行核算。根 据中华人民共和国 爆破安全规程GB6722中规定， 爆破震动对周围建筑物破坏影响可采用下式计算 v ＝ kk0（ 3 √Q／ R） α 式中v为被保护物所在地质点振动速度， cm／ s；k为与介质性质爆破有关的系数，k ＝ 100；k0 为修正系数，取1；Q为微差爆破最大一段药量， 16. 0 kg；R为爆破震动安全允许距离，m；α为衰减 系数，α ＝2. 0。 根据周围建筑物的构筑情况， 确定重点需要保 护的设施的最小距离。本次爆破设计承台爆破最大 单段起爆药量为16. 0 kg， 计算结果见表2。 表2 爆破振动安全计算表 Table 2 Blasting vibration safety calculation chart 建筑物名称实际距离／ m震动速度／（cms －1） 迎宾阁300. 7 公司办公楼350. 51 居民区1000. 07 本次爆破在进行理论计算的基础上， 为了进一 步降低爆破振动对周边建构筑物的影响， 采取如下 减振措施［ 5，6］ （ 1） 严格执行爆破方案的设计； （2）把 整个结构物划分成若干个爆破单元， 即爆破段， 使每 次塌落的建筑物重量变小， 通过延期爆破实现多个 单元逐次失稳塌落， 从而降低塌落振动； （3）桥南、 北两侧开挖宽2 m深5 m的减震沟； （4）加强爆破 振动检测， 确保爆破安全。 5. 2 爆破飞散物计算及防护措施 拆除爆破时爆破飞散物是对周围环境影响最大 的危害之一， 在未采取防护措施条件下， 爆破飞散物 飞散安全距离按下列公式计算 Lf＝ 70q0. 53 式中Lf为无覆盖条件下爆破飞散物的飞散距 离，m；q为拆除爆破的单位炸药消耗量， 本次桥梁爆 破拆除最大单耗q ＝1 kg／ m3， 计算得Lf＝70 m。 本次桥梁爆破距离南面北郊公园、 背面迎宾阁、 河西山庄、 公司办公楼及居民区较近， 由于个别飞石 711第34卷 第4期 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 万方数据 产生的因素难于判定， 进行严格的防护措施。本次 爆破主要采取以下措施进行防护［ 6，7］ （1） 在桥墩爆破部位用两层竹笆夹草袋架设两 层防护罩， 外面加设一层钢丝网， 最后将爆破部位全 部用建筑防护网包裹， 增加整体性， 防护层和爆破体 之间要架空。 （2） 在桥面直梁爆破部位两侧用两层竹笆夹草 袋架设两层防护罩， 外面加设一层钢丝网， 最后将爆 破部位全部用建筑防护网包裹。 5. 3 中隔墙防护措施 为防止桥梁爆破和桥体塌落造成中隔墙的损 伤， 且保证爆破结束后中隔墙马上能够恢复景观点 的功能， 采取 （1） 在桥面倒塌范围内中隔墙两边铺 设高于槽坝顶面1. 0 m的土袋墙作为缓冲保护； （2）在桥面倒塌范围内中隔墙上面， 铺设1. 0 m厚 的松土层做防护； （3）中隔墙顶部防护与桥面之间 保留一定的空间， 不能影响桥梁塌落； （4）对中隔墙 桥梁两边50 m范围内的装饰线路、 灯具进行多层草 袋遮挡， 防止飞石损坏。 6 爆破效果 2016年11月5日下午3时整， 酒银桥按预定 设计顺序依次由北向南逐跨坍塌， 爆破取得了圆满 成功， 达到了预期的爆破效果。见图4。 图4 爆破效果图 Fig. 4 Blasting effect diagram （1） 爆破飞散物最大飞散距离25 m， 未对周边 环境造成任何影响。 （2） 通过爆破振动速度监测， 北面迎宾阁及公司 办公楼处的振动测试速度为1. 1 cm／ s和1. 3 cm／ s； 满足 爆破安全规程 相关规定， 爆破振动未对周边 建筑物造成损伤。 （3） 中隔墙安全防护措施合理， 桥梁坍塌没有 对中隔墙造成任何损坏。 参考文献（References） ［1］ 赵明生， 龙 渊， 贾永胜， 等.预应力混凝土连续梁桥 控制爆破拆除［J］.爆破，2015，32（4） 103-109. ［1］ ZHAO Ming-sheng，LONG Yong，JIA Yong-sheng，et al. Control blasting technology for bridge with prestressed continuous concrete beams［J］. Blasting，2015，32（4） 103-109.（in Chinese） ［2］ 蔡小虎.大型立交桥中深孔爆破钻孔施工控制［J］.爆 破，2016，33（2） 113-116. ［2］ CAI Xiao-hu. Drilling control of deep hole blasting in large cross bridge［J］. Blasting，2016，33（2） 113-116. （in Chinese） ［3］ 张北龙， 邢光武.复杂环境剪力墙结构楼房折叠爆破 及安全研究［J］.爆破，2016，33（1） 96-99. ［3］ ZHANG Bei-long，XING Guang-wu. Research on folding blasting and safety demolition of shear wall structure building in complex environment［J］. Blasting，2016， 33（1） 96-99.（in Chinese） ［4］ 池恩安.下承式80 m拱肋公路桥组合爆破拆除技术 ［J］.爆破，2013，30（3） 84-86. ［4］ CHI En-an. The 80 m under-supported arch rib road bridge constitute blasting demolition technology［J］. Blas- ting，2013，30（3） 84-86.（in Chinese） ［5］ 李本平， 彭少培， 刘 聪.复杂环境下钢筋混凝土梁式 811爆 破 2017年12月 万方数据 桥爆破拆除［J］.爆破，2012，29（2） 84-86. ［5］ LI Ben-ping，PENG Shao-pei，LIU Cong. Blasting demoli- tion blast of reinforced concrete beam bridge in complex environment［J］. Blasting，2012，29（2） 84-86.（in Chi- nese） ［6］ 魏忠义，邵 鹏.沛城东风桥爆破拆除［J］.爆破， 2014，31（2） 115-118. ［6］ WEI Zhong-yi，SHAO Peng. Explosive demolition of Peicheng Dongfeng bridge［J］. Blasting，2014，31（2） 115-118.（in Chinese） ［7］ 高 黎， 张英才， 袁绍国.连霍高速天桥爆破拆除技术 ［J］.爆破，2014，31（3） 110-113. ［7］ GAO Li，ZHANG Ying-cai，YUAN Shao-guo. Explosive demolition of Lian-huo highway overpass bridge［J］. Blas- ting，2014，31（3） 110-113.（in Chinese） （上接第99页） 4 结语 在工程爆破行业逐渐进入“精细爆破”的时代 背景下， 数字化、 标准化和可视化的爆破施工已经成 为行业发展的必然趋势。 无人机航拍三维重建技术具有非接触、 全方位、 效率高、 成本低等特点， 将其应用于工程爆破领域， 能够在爆破施工作业中快速而准确地获取待爆建 （ 构） 筑物及其周边环境的三维模型， 为爆破工程的 设计、 施工和安全防护等提供重要依据； 同时， 根据 爆后爆堆形态的全样本测量分析， 能够显著提高爆 破效果评估的准确性和时效性。因此， 针对拆除爆 破工程特点， 进一步开展相应三维重建技术和方法 的研究， 对推动工程爆破行业的可持续发展具有重 要的意义。 参考文献（References） ［1］ 汪旭光， 刘殿书， 周家汉， 等.中国工程爆破新进展［C］ ∥中国爆破新技术Ⅱ，20081-7. ［1］ WANG Xu-guang，LIU Dian-shu，ZHOU Jia-han，et al. New progress and development of engineering blasting in China［C］∥New Technology of Blasting in China，2008 1-7.（in Chinese） ［2］ 谢先启.精细爆破［M］.武汉 华中科技大学出版社， 2010. ［3］ 汪旭光.爆破手册［M］.北京 冶金工业出版社，2010. ［4］ 施富强， 廖学燕， 龚志刚， 等.三维数字化爆破质量评 价技术［J］.工程爆破，2016，22（5） 29-31. ［4］ SHI Fu-qiang，LIAO Xue-yan，GONG Zhi-gang，et al. Three-dimensional digitalization technique on blasting quality uation［J］. EngineeringBlasting，2016， 22（5） 29-31.（in Chinese） ［5］ 张 玲.基于三维摄影测量的爆破设计系统［D］.唐 山 河北联合大学，2014. ［5］ ZHANG Ling. Blasting design system based on three-di- mensional photogrammetry［D］. TangshanHebei Union University，2014.（in Chinese） ［6］ SM Seitz，R Szeliski，N Snavely. Photo tourismexploring photo collections in 3D［J］. ACM Transactions on Graph- ics，2006，25（3） 835-846. ［7］ 施富强， 廖学燕， 裴尼松， 等.基于三维激光扫描技术 的爆破对象数字化研究［J］.爆破，2015，32（3） 45- 48. ［7］ SHI Fu-qiang，LIAO Xue-yan，PEI Ni-song，et al. Study on digitalization of blasting object based on 3D laser scanning technology［J］. Blasting，2015，32（3） 45-48.（in Chi- nese） ［8］ 张云鹏， 张 玲， 武 旭.三维摄影测量用于露天深孔 爆破设计初探［J］.爆破，2014，31（4） 68-71. ［8］ ZHANG Yun-peng，ZHANG Ling，WU Xu. Open deep- hole blasting design by three-dimensional photogrammetry ［J］. Blasting，2014，31（4） 68-71.（in Chinese） ［9］ 李德仁， 李 明.无人机遥感系统的研究进展与应用 前景［J］.武汉大学学报（信息科学版） ，2014，39（5） 505-513. ［9］ LI De-ren，LI Ming. Research advance and application prospect of unmanned aerial vehicle remote sensing sys- tem［J］. Geomatics and Ination Science of Wuhan U- niversity，2014，39（5） 505-513.（in Chinese） ［10］ 曾 毅.无人机遥感影像数据库研究与实现［D］.长 沙 中南大学，2011. ［10］ ZENG Yi. Research and implementation of UAV remote sensing image database［D］. ChangshaCentral South U- niversity，2011.（in Chinese） ［11］ 郭复胜， 高 伟.基于辅助信息的无人机图像批处理 三维重建方法［J］.自动化学报，2013，39（6） 834- 845. ［11］ GUO Fu-sheng，GAO Wei. Batch reconstruction from UAV images with prior ination［J］. Acta Automatica Sinica，2013，39（6） 834-845.（in Chinese） ［12］ 蔡钦涛.基于图像的三维重建技术研究［D］.杭州 浙 江大学，2004. ［12］ CAI Qin-tao. Research of image based 3D reconstruction ［D］. HangzhouZhejiang University，2004.（in Chi- nese） 911第34卷 第4期 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 万方数据