预应力混凝土连续梁桥控制爆破拆除.pdf

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第3 2 卷第4 期 爆破 V o l 3 2 N o 4 2 0 1 5 年1 2 月B L A S T I N G D e c .2 0 1 5 d o i 1 0 .3 9 6 3 /j .i s s n .1 0 0 1 4 8 7 X .2 0 1 5 .0 4 .0 2 0 预应力混凝土连续梁桥控制爆破拆除 赵明生1 , 2 ,龙源3 ,贾永胜4 ,汪旭光2 ,池恩安1 1 .贵州新联爆破工程集团有限公司,贵阳5 5 0 0 0 2 ;2 .中国矿业大学 北京 ,北京1 0 0 0 8 3 ; 3 .解放军理工大学,南京2 1 0 0 0 7 ;4 .武汉爆破有限公司,武汉4 3 0 0 2 3 摘要针对茅台大桥的结构特性、周边环境特点及要求,确定了采用控制爆破对主桥梁进行爆破,之后利 用机械对位于受控对象近区的引桥进行拆除的综合方案。采取在桥面上开窗,搭设钢管架爬梯连接拱肋,在 拱肋上搭设钢管架走廊及栏杆,水中桥墩上方悬挂吊篮施工的作业方式,解决了高空施工的难题,确保施工 安全。根据桥墩所处的环境采取不同的爆破参数、防护设计,控制了爆破危害效应。通过对爆破网路延期时 间的控制,实现了桥体的柔性坍塌,有效降低了触地冲击荷载。特别是针对桥梁下方的茅台酒厂排污管及茅 台镇排污沟制定了主动与被动、刚性与柔性相结合的防护方案,显著降低了大落差下触地冲击荷载的危害, 确保了受控对象的安全。 关键词桥梁结构;爆破拆除;机械拆除;吊篮施工;触地冲击 中图分类号T U 7 4 6 .5文献标识码A文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 5 0 4 0 1 0 3 0 7 C o n t r o lB l a s t i n gT e c h n o l o g yf o rB r i d g ew i t h P r e s t r e s s e dC o n t i n u o u sC o n c r e t eB e a m s Z H A OM i n g .s h e n 9 1 ’2 ,L O N GY u a n 3 ,J I AY o n g .s h e n 9 4 ,W A N GX u .g u a n 9 2 ,C H IE n .a n 1 1 .G u i z h o uX i n l i a nB l a s t i n gE n g i n e e r i n gG r o u pC oL t d ,G u i y a n g5 5 0 0 0 2 ,C h i n a ; 2 .F a c u h yo fR e s o u r c e sa n dS a f e t yE n g i n e e r i n g ,B e i j i n g1 0 0 0 8 3 ,C h i n a ; 3 .E n g i n e e r i n gI n s t i t u t eo fE n g i n e e r i n gC o r p s ,P L AU n i v e r s i t yo fS c i T e c h ,N a n j i n g2 1 0 0 0 7 ,C h i n a ; 4 .W u h a nB l a s t i n gE n g i n e e r i n gC oL t d ,W u h a n4 3 0 0 2 3 ,C h i n a A b s t r a c t I nc o n s i d e r a t i o no ft h es t r u c t u r a lp r o p e r t yo fM a o t a iB r i d g ea n dt h ec h a r a c t e r i s t i ca n dr e q u i r e m e n to f i t se n v i r o n m e n t ,m e c h a n i c a ld e m o l i t i o n ,c o m b i n e dw i t hb l a s t i n gd e m o l i t i o n ,W a su s e d .W i n d o w sw e r eo p e n e dO f ft h e d e c k ,t h es t e e lp i p ef l a m el a d d e rW a se r e c t e dt oc o n n e c ta r c hr i b s ,s t e e lp i p ef l a m ec o r r i d o r sa n dh a n d r a i l sw e r es e t u po na r c hr i b s ,a n db a s k e t sw e r eh a n g e da b o v ep i e r s ,w h i c hs o l v e dt h ep r o b l e mo fh i i g ha l t i t u d ec o n s t r u c t i o na n de n s u r e dt h ec o n s t r u c t i o ns a f e t y .A c c o r d i n gt ot h ee n v i r o n m e n ta r o u n dt h ep i e r s ,d i f f e r e n tb l a s t i n gp a r a m e t e r sa n dp r o t e c - t i v ed e s i g n sw e r ea d o p t e d ,r e d u c i n gt h eb l a s t i n gd a m a g e .F l e x i b l ec o H a p s eo ft h eb r i d g eW a sr e a l i z e db yc o n t r o l l i n g t h ed e l a yt i m eo ft h eb l a s t i n gn e t w o r k ,w h i c he f f e c t i v e l yl e s s e n e dt h es h o c kl o a dt ot h eg r o u n d .G i v e nt ot h ei m p o r - t a n e eo ft h ed i s c h a r g ep i p e so fM a o t a iW i n e r yu n d e rt h eb r i d g e ,a c t i v ec o m b i n e dw i t hp a s s i v e ,a n ds o l i dc o m b i n e d w i t hf l e x i b l ep r o t e c t i v es c h e m e sw e r em a d eb a s e do nt h et h e o r e t i c a la n a l y s i sa n dm o d e lt e s t s ,w h i c hd r a m a t i c a l l yc u t d o w nt h es h o c kl o a dd a m a g eo fl a r g ef a l lt ot h eg r o u n d . K e yw o r d s b r i d g es t r u c t u r e ;b l a s t i n gd e m o l i t i o n ;m e c h a n i c a ld e m o l i t i o n ;h a n g i n gb a s k e tc o n s t r u c t i o n ;s h o c k l o a dt ot h eg r o u n d 魍旦贺哿錾⋯- 0 8 - 1 8 、。⋯~。.。⋯⋯⋯~1 工程概况 作者简介赵明生 1 9 8 2 一 ,男,博士后在站人员,黑龙江省双城市 ⋯⋯’’ 人r a i n ,竺愁h ,三露} l 鬣0c 工o m 程爆破及安全技术研究‘E 一“a i l ’ 贵州省仁怀i 市i 茅台镇为打造赤水河两岸景观工 鼬h e n 蹈a O 姆Z .n j 7 。- 口I 一 ●。’,JH ’7 t /JJJ 已二,J 。7 J ’IJr ’,门_ .,J 、7 y u 万方数据 爆破2 0 1 5 年1 2 月 程,拟把茅台大桥拆除。该桥于1 9 9 3 年建成通车, 已运营1 9 年,曾在2 0 0 9 年维修过一次桥面。该大 桥位于茅台镇中心区,是茅台镇主要交通枢纽。 1 .1 周边环境 茅台岸桥头东侧距离民房最近约5 0m ,西侧间 距约5m ;古蔺岸桥头东侧距离四渡赤水纪念景区 最近约2 5m ,西侧离居民房屋约5 0m ;大桥正下方 河岸沿线有茅台酒厂污水管道及茅台镇排污沟,其 周边四邻环境示意图见图1 。 图l茅台大桥四邻环境示意图 单位m F i g .1 S u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n to ft h eM a o t a iB r i d g e u n i t m 1 .2 桥梁结构 桥梁总长2 8 1 .9 2 3m ,其中茅台岸和古蔺岸桥 台长度各为2 4 .6m 和1 7 .6 8m ,全桥桥跨组合从茅 台岸至古蔺岸依次为1 2 .1 5 8m 2 0m 5 0m 8 8m 5 0m 1 9 .4 8 5m ,为了方便描述依次记为 1 跨、2 跨、3 跨、4 跨、5 跨、6 跨。主桥 3 跨、4 跨、 5 跨 为5 0m 8 8m 5 0m 预应力混凝土桁式连续 刚构,计算矢高9 .6 1m ,横桥向设有四片主桁架,主 跨下弦轴线为二次抛物线。引桥上部均为钢筋混凝 土简支T 梁,跨径分别为1 2 .1 5 8m 、2 0m 、1 9 .4 8 5m 从茅台岸向古蔺岸方向 ,横桥向均由8 片梁组成。 桥面净宽为9m 行车道 2X2m 人行道 1 3 .0m 。支撑主桥的3 } } 、4 桥墩为钢筋混凝土将结 构墙形桥墩,桥台帽下方宽2 .4m 、长1 2m ,桥台帽 上方宽1 .6m 、长1 2m 。3 桥墩桥台帽上方高 8 .2m ,桥台帽下方高7m 、4 桥墩桥台帽上方高 1 8 .5m ,桥面离地面高约2 0m ,离水面高约3 0m o 。 见图2 。 图2 茅台大桥结构图 单位e m F i g .2 M a o t a iB r i d g e gs t r u c t u r e u n i t c m 1 .3 施工难点 1 周边环境复杂,茅台岸西侧距离保护对象 最近距离仅5m ,对爆破有害效应及桥体塌落触地 振动的控制要求十分严格。 2 工期时间短,且桥面距离地面和水面的落 差较大,拱上立柱、斜拉杆、下弦杆及水面上4 桥墩 的钻、爆以及防护施工难度大。 3 桥面距离大桥正下方的茅台酒厂排污管和 茅台镇排污管沟的落差为2 6 .5m ,桥体爆破塌落体 的触地冲击荷载大,对保护对象的防护难度提出了 严峻的考验。 2 总体方案 根据茅台大桥的结构特点、周边环境以及业主 要求,选取爆破拆除与机械拆除相结合的方案 1 主桥的3 跨、4 跨、5 跨及3 、4 桥墩进行爆 破拆除。 2 I 跨、2 跨、6 跨及1 、2 、5 桥墩、两岸桥台 万方数据 第3 2 卷第4 期 赵明生,龙源,贾永胜,等预应力混凝土连续梁桥控制爆破拆除 在爆破拆除后进行机械拆除。 3 主桥体爆破时4 号桥墩水面以上预留1m , 待水面上爆破后进行水下区域爆破拆除。 4 桥梁塌落体大块机械破碎解小,以满足粒 径要求。 2 .1 施工方案 茅台大桥拆除爆破工程由于茅台大桥的拱结构 与水面 地面 的高差达到2 0m ,人员施工和机具作 业极不方便,且危险程度高,为满足施工安全及工期 要求,施工前先对墙形墩和各个拱上立柱对应桥面 位置进行定位,在桥面上破洞,竖向在拱上立柱洞E l 沿立柱向下搭设钢管架爬梯连接拱肋,横向在爬梯 与拱肋接头处搭设钢管架走廊连接四片拱肋,纵向 在拱肋上搭设钢管架走廊及栏杆旧。4 1 ,栈桥布置示 意图及施工图,见图3 。 图3栈桥布置示意及施工图 F i g .3 S c h e m a t i cd i a g r a ma n dO i l - s i t ep i c t u r eo ft h et r e s t l e 在3 号墙形墩处搭设双排脚手架,每2m 设一台和安全通道,墙形桥墩施工示意图,见图4 。 个施工平台;在4 号墙形墩处安装吊篮,构建施工平 图4 墙形桥墩施工示意图 F i g .4 C o n s t r u c t i o ns c h e m a t i cd i a g r a mo fw a l l - s h i p p e dp i e r s 2 .2 爆破参数 2 .2 .1 桥墩爆破切口设计 3 号桥墩爆破切E l 离地面高0 .5m ,其中 0 .5m 至 7m 范围为拱下桥墩, 0 .5m 至 2 .5m 进行钻,孔孔距8 0c m ,排距5 0e m ,孑L 深 1 .8m ,堵塞长度lm ,单孔药量Q 8 0 0g 。 7m 至 1 5 .2m 范围为拱上桥墩,桥墩 7m 以上至桥 墩顶部间隔3m 打2 排孔,孔距6 0o m ,排距5 0c m , 孔深1m ,堵塞长度2 0 .5m ,单孔药量Q 5 0 0g 。 4 号桥墩爆破切口离水面高1 .0m ,其中 1 .0m 至 1 8 .5m 范围为拱下桥墩,由地表 1 .0m 至 1 8 .5m 范围内全部打孔。孔距8 0e m , 排距5 0e m ,孔深1 .8m ,堵塞长度z 0 .5m ,单孔药 量Q 1 3 0 0g 。 1 8 .5m 至 2 6 .7m 范围为拱上 桥墩,桥墩 1 8 .5m 以上至桥墩顶部间隔3m 打 2 排孔,孔距6 0e m ,排距5 0c m ,孔深lm ,堵塞长度 f - 0 .5m ,单孔药量Q 5 0 0g 。 2 .2 .2 上弦杆、下弦杆、横隔板及拱上立柱爆破参数 下弦杆工字梁高1 .0 7m ,宽6 0c m 。工字形下 弦杆顶面布3 排垂直孔,第一、三排孔离边线 0 .1 5m ,孔距0 .2 5m ,孔深0 .1 5m ,第二排孔位于中 线上,孔距0 .3m ,孔深0 .8n l 。工字形下弦杆下翼 板布2 排斜孔,孑L 距0 .2 5m ,孔深0 .1 5m 。下弦杆 钻孔位置如图5 所示。见表1 。 万方数据 爆破2 0 1 5 年1 2 月 表1下弦杆爆破参数设计表 T a b l el B l a s t i n gd e s i g np a r a m e t e r so ft h el o w e rc h o r d 上弦杆高0 .7m ,宽6 0c m ,采用垂直钻孔,孔深 5 0c m ,孔距口 5 0c m ,堵塞长度Z 0 .2 3m ,单孔药 量Q 2 7 0g 。 卜卜卫擘叫 基_ 一 一≮ _ ,一 也 N o ● n o o∞ 口 o 寸 o o ∞ o 一 n C C 一一 - - qI 司r - - - 4/ ∞ f 、 o 横隔板高0 .8m ,厚0 .3 2m ,取孔径西 4 0m m , 孑L 深2 1c m ,孔距o 3 0c m ,堵塞长度Z 0 .1 5m ,最 小抵抗线埘 0 .1 1m ,单孔药量Q 6 0g 。 ● ● ● ● ●●⋯ ●● ●● 截面图俯视图 4 一 图5 下弦杆工字梁炮孔布置示意图 单位m F i g .5 H o l ea r r a n g e m e n to ft h el o w e rc h o r d u n i t l m 2 .2 .3 桥面爆破参数 桥面中间厚两边薄,连接上弦杆处有倒角,厚度 分别为0 .4 0m 、0 .3 5m 、0 .4 5m 。为降低塌落振动, 岸上部分桥面间隔5m 布2 排孔。水上部分桥面间 隔1 0m 布2 排孔,但污水管和污水沟对应位置上方 1 0m 范围桥面全部打孔,以减小塌落体块度,最大 程度的降低塌落冲击的危害。孑L 径4 0m m ,孔距 3 0e m ,排距3 0c m ,孔深为所对应桥面厚度的 0 .7 倍,单孔药量为3 0g “ 。10 1 。 3 起爆网路设计 3 .1 爆区划分 为了控制爆破振动和塌落振动,桥体爆破使用 的雷管共分为4 个段别。采用并一串一并一串的交叉复 式起爆网路起爆1 | 。即从茅台岸端开始,由南向 北、同一立面上先桥下后桥面,按顺序将邻近炮孔内 的导爆管2 0 根一把抓,用2 发1 段雷管传爆,再交 叉由2 个2 发5 段雷管传爆,然后并入交叉复式主 接力传爆网路。每个独立小爆区簇连最大齐发药量 桥墩不超过8 0k g ,其余部位不超过4 0k g 。 3 .2 延期时间的设计 每个炮孔使用1 发1 5 段非电导爆管雷管,将每 个柱墩或者梁上导爆管簇联为1 个集束把,每簇最 多不超过2 0 发,主网路采用毫秒微差起爆网路,见 图6 。相邻大区间用M S - 9 段雷管串联大延时传爆, 每个大区内再用M S - 5 雷管串联小延时传爆,所有 传爆处均采用2 个2 发雷管交叉联接,由茅台岸向 古蔺岸传爆。 4 安全防护设计 4 .1 爆破飞石防护 为了降低爆破飞石的危害,对桥面下炮孔部位 采用双层胶皮网并用铁丝进行捆扎包裹;桥面炮孔 采用双层胶皮网,并在胶皮网上压沙袋;由于茅台岸 西侧民宅距离大桥的最近距离只有5m ,为了最大 程度的控制爆破飞石及冲击波的危害,在靠近民宅 爆破区域从桥面悬挂棕床垫;对于3 桥墩,由于药 量较大,采用隔离防护,即在距桥墩0 .5m 处采用沙 袋堆积高3m 、宽21 7 1 的隔离屏障。 万方数据 第3 2 卷第4 期赵明生,龙源,贾永胜,等预应力混凝土连续梁桥控制爆破拆除 电起爆 乡 图6 起爆网路示意图 F i g .6D i a g r a mo fi n i t i a t i o nn e t w o r k 4 .2 触地振动控制 为了控制触地振动的危害,沿茅台桥头至迎宾 大道赤水河侧边缘摊铺9 道宽3m ,长度超过桥面 两侧各2m 的沙袋作为减震堤,减震提设置不同的 高度,以减少同时触地的分散同时触地的重量,从而 降低触地振动。减震堤高度及间距见图7 。 _ 32 号号 .圣*15 _ - 卜上*墩 打弱1 .5 墉翁墉撼 墩 瀚薷确 ●一3 一l 一8 一I2 .5l 一6 一l 一3 一1 1 .12 .4 1 .6 洲⋯一酉’一 ⋯~一 一一。一 一。一一。一一’一一。一 一4 ’8 一’一一’一一’一 一’一 图7 大桥下方减震堤布置示意图 单位m F i g .7A r r a n g e m e n to fd a m p i n gd y k e su n d e rt h eb r i d g e u n i t m 4 .3 污水管及排污沟的专项防护 茅台酒厂的排污管和茅台镇的排污沟是重点保 护对象。为了降低高落差下塌落冲击对受控对象的 破坏,采用”刚柔并济”的综合防护方案。污水管沟 横梁和盖板承载能力较差,提前揭开污水沟盖板,沟 底用沙袋铺平,沙袋上安放咖1 .8m 双管涵 钢管 涵,壁厚1 0l n m ,内焊十字撑增强稳定性,两管之间 加钢板焊接固定 。河堤挡墙内侧沿挡墙竖向安插 钢板,避免涵管受冲击载荷变形后力集中作用于挡 面 耍 墙上。双管涵上铺沙袋,沙袋上再安放咖2 .8m 管 涵 钢管涵,壁厚1 0m m ,内焊十字撑 。为了大桥 塌落时污水管受力均匀,避免因应力集中而破损,在 污水管槽钢支架范围内用细沙及木屑填充。上部采 用充填木屑柔性材料处理,增加缓冲,然后用3m 钢 板覆盖,钢板上铺2 3 层沙袋,防护范围超出大桥 两侧边线各5m ,共2 4m 。在地面和河堤外铺设沙 袋缓冲提与所安方的钢管、钢板形成封闭防护体 系‘1 2 , 1 3 ] ,防护体系机构和实物见图8 。 图8 污水管沟防护示意图 单位m F i g .8 P r o t e c t i o no ft h es e w a g ep i p e s u n i t m 万方数据 1 0 8爆破 2 0 1 5 年1 2 月 5 爆破效果 2 0 1 4 年6 月61 31 3 点0 3 分,大桥实施起爆,爆 后主桥由茅台岸向古蔺岸柔性坍塌,爆破获得了圆 满成功,达到了预期的爆破效果,产生了较好的社会 效益。 1 爆破飞石在可控范围内,未对周边环境造 成损坏。 2 距离茅台岸最近的建筑物其振动测试数据 仅1 .2 3c m /s ,爆破振动及触地振动未对周围民宅 造成破坏。 3 采用逐段起爆,茅台大桥实现了柔性坍塌, 整体破碎较为均匀,见图9 。 4 爆破未对排污管及排污沟造成破坏,见图 1 0 。 图9 大桥的破碎效果 F i g .9B l a s t i n gr e s u l t o ft h eb r i d g e [ 2 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 7 ] 图l o 爆破后管、沟未产生损坏 [ 8 ] F i g .1 0 T h ep i p e sa n dt h ed i t c hw e r en o td a m a g e d 6 结语 对于在城镇复杂环境的桥梁拆除爆破,应根据 桥梁的结构特点、周边环境及业主要求,应采取组合 式的爆破方案及不同的爆破参数,特别是要对地下 管网进行排查,制定出有针对性的防护方案,才能保 证爆破的安全进行。 [ 8 ] [ 9 ] [ 9 ] 参考文献 R e f e r e n c e s 肖贤德.茅台大桥设计与施工[ J ] .公路,1 9 9 5 1 3 0 - 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