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第34卷 第2期 2017年6月 爆 破 BLASTING Vol. 34 No. 2 Jun. 2017 doi10. 3963/ j. issn. 1001 -487X. 2017. 02. 017 1160 m长城市高架桥爆破拆除 甄梦阳, 李本伟, 陈德志, 罗 鹏, 胡浩川, 李克菲 ( 中钢集团武汉安全环保研究院有限公司, 武汉430081) 摘 要 采用原地坍塌爆破技术对散花高架桥主体部分成功地进行了控制爆破拆除。重点介绍了桥墩炸 高、 布孔方式、 爆破网路、 安全防护措施。对爆破振动进行了监测, 并做了简要分析。单个桥墩墩柱的破坏高 度在1. 02 ~4. 54 m之间。桥墩墩柱上中下三部分炸药单耗分别取1. 00 kg/ m3、1. 43 kg/ m3、1. 93 kg/ m3, 采 用梯形、 梅花形及单排混合布孔方式, 克服了柱状构筑物圆弧曲面对抵抗线的影响, 避免了抵抗线失控。采 用毫秒延时控制爆破技术, 逐跨分段起爆。采用土工格栅、 安全网、 竹排架、 防晒网4层立体防护措施防止飞 石和冲击波造成的危害。 关键词 高架桥;爆破拆除;控制爆破;爆破振动;双交叉复式起爆网路 中图分类号 TU746. 5 文献标识码 A 文章编号 1001 -487X(2017)02 -0091 -05 Explosive Demolition of 1160 m Long Urban Viaduct ZHEN Mengyang,LI Benwei,CHEN Dezhi,LUO Peng,HU Haochuan,LI Kefei (Institute of Blasting,SINOSTEEL Wuhan Safety & Environmental Protect Research Institute Co Ltd,Wuhan 430081,China.) Abstract The explosive demolition of Sanhua viaduct is conducted by in situ controlled blasting technology. This article mainly introduces the height of pier,hole arrangement,blasting network and safety protection methods. The blasting vibration is monitored and analyzed briefly. The failure height of single pier column is 1. 02 ~4. 54 m. The specific charge of the pier are 1. 00 kg/ m3,1. 43 kg/ m3and 1. 93 kg/ m2for top,middle and bottom parts,respective ly. The mixing trapezoid,quincunx and singlerow holes arrangement are applied on cylindrical structures to overcome the influence of arc curve of column structure on the burden line,which avoids losing control of the resistance line. The millisecond delay initiation was used to blast the viaduct each span by span. The 4 layers protective means in cluding geogrid,safety nets,bamboo raft,and sunscreen net are chosen to avoid the flyrock and shock wave damages. Key words viaduct;explosive demolition;controlled blasting;blasting vibration;double cross dual detonating network 收稿日期2017 -01 -21 作者简介甄梦阳(1991 -) , 男, 在读硕士, 主要从事爆破工程与安 全工程的学习与研究, (Email)594379074@ qq. com。 通讯作者李本伟(1981 -) , 男, 高级工程师、 硕士, 主要从事爆破工 程技术的研究, (Email)353334814@ qq. com。 1 工程概况 1. 1 工程环境 散花高架桥是黄黄高速经黄石大桥过江的配套 交通工程, 因浠水县滨江新区规划建设需要对其进 行拆除。该桥位于老黄石大桥东侧约1. 2 km处, 属 于浠水县散花镇境内, 桥梁拆除范围为浠水县迎宾 大道公路高架桥主桥部分。桥两侧下方为S201车 行道。爆破桥体北侧由西到东建(构)筑物距爆区 的距离为居民区167 m,湖北长江路桥项目部 228 m, 神鹭水产集团39 m。爆破桥体南侧由西到 东建( 构) 筑物距爆区的距离为 居民区143 m, 散花 卫生院202 m, 江北液氧站100 m, 中百集团鄂东农 产品工业园43 m, 中百集团浠水物流77 m。周围环万方数据 境见图1。 图1 周围环境图 Fig. 1 Surrounding diagram 1. 2 桥梁结构 该桥分为引道与主桥两部分, 全长2160 m, 主 桥58跨长1160 m。桥面宽18. 5 m, 双向六车道, 主 桥采用连续梁, 分为11联。下部结构为桩基础, 墩 柱为直径1. 25 m钢筋混凝土圆柱,帽梁为断面 1. 5 m 1. 5 m长方体。上部构造为一联5跨布置, 每联两端设伸缩缝, 桥梁为空心板桥。主体桥墩高 在1. 50 ~6. 05 m之间。 2 总体爆破方案 根据现场情况, 针对连续梁桥的特点, 主桥部分 采用爆破桥墩实现整个桥体原地坍塌的总体方案。 采用毫秒延时控制爆破技术, 逐跨分段起爆[ 1,2]。 3 爆破拆除方案设计 3. 1 爆破参数 (1) 桥墩炸高 桥墩墩柱的破坏高度根据压杆稳定原理进行计 算。单个桥墩承重为150 t, 按竖向配筋最多30根 30钢筋校核, 即每根钢筋承受5 t静荷载。 按欧拉公式 [3,4] Fcr= π2EI/( μl ) 2 (1) 式中Fcr为临界力;E钢筋弹性模量E = 210 GPa;μ长度系数, 按一端固定另一端自由, 选取 μ =2;I为惯性矩,I = πd4/64, d为钢筋直径,mm; l为钢筋长度。 σcr= Fcr/ A = π2E/ λ2(2) λ = μl/ i(3) 式中,i是钢筋截面回转半径i =(I/ A)l/2 = d/4。 拟钻孔爆破高度H =1. 02 ~4. 54 m i =(I/ A)1/2 = d/4 =3/4 =0. 75 cm λ1= μl/ i =2 454/0. 75 =908,H =4. 54 m λ2= μl/ i =2 102/0. 75 =272,H =1. 02 m λ λp=123, 故按式(1) 进行验算临界应力。 H =4. 54 m,Fcr1= 3. 14 1. 52 10 -4 3. 14 3. 14 210 109/9082=1774 N =1. 8 kN H =1. 02 m,Fcr2= 3. 14 1. 52 10 -4 3. 14 3. 14 210 109/2722=19737 N =20 kN 而实际荷载为49 kN, 远远大于压杆稳定临界 压力, 经计算, 桥墩墩柱爆破高度1. 02 m就可确保 钢筋失稳。根据墩柱实际高度和现场环境情况, 同 时为减小爆堆高度, 降低爆破后机械破碎清渣难度, 单个桥墩墩柱的破坏高度在1. 02 ~4. 54 m之间。 (2) 布孔形式和孔网参数 桥墩底部钢筋最为密集, 药量也需适量加强, 以 确保墩柱破坏失稳。在爆破切口足够高的情况下, 墩柱上部仅需进行适当的松动爆破, 所需药量应酌 情减少[ 5]。墩柱上部减弱装药、 中部常规装药、 下 部加强装药。根据工程经验, 上中下三部分炸药单 耗分别取1. 00 kg/ m3、1. 43 kg/ m3、1. 93 kg/ m3。下 部单耗较大为保证药包在装药平面内均匀分布, 采 用了梯形布孔; 中段采用了梅花布孔; 上部采用了单 排布孔。墩柱布孔示意图见图2。混合布孔方式, 克服了柱状构筑物圆弧曲面对抵抗线的影响, 避免 了抵抗线失控。详见表1。 图2 桥墩布孔示意图( 单位cm) Fig. 2 Schematic of pier hole(unitcm) (3) 装药结构 均采用连续装药结构, 根据孔网参数设计不同 位置的不同孔深。装药结构示意图见图3。 (4) 装药量, 见表2。 3. 2 爆破网路和起爆方式 所有炮孔内均装MS15(880 ms)导爆管雷管为 起爆雷管, 其中下部加强装药部分(下部4排)装双 发起爆雷管, 其他孔装单发起爆雷管。每个立柱起 29爆 破 2017年6月 万方数据 爆雷管(MS15)采用接力雷管(MS1)簇联(每18 ~ 20发非电雷管组成一簇) , 以双发接力雷管(MS1) 联接, 孔外采用4发MS2(25 ms) 导爆管雷管双交叉 复式连接, 逐跨延时[ 6,7]。采用一次点火起爆, 自中 间向两端起爆。爆破网路示意图见图4。 表1 孔网参数表 Table 1 Parameters of blasthole 墩柱 墩柱直径/ cm 排距/ cm 孔距/ cm 孔深/ cm 单耗/ (kgm -3) 单孔 装药量/ g 上部(3. 74 ~4. 54 m)12540/851. 00500 中部(1. 74 ~3. 74 m)12540 4078 1. 43 400 /90600 下部(0 ~1. 74 m)12538 3085 1. 93 500 4078400 表2 装药量总表 Table 2 Summary tables of charge 孔数/个 起爆雷管/发 (MS15) 延时雷管/发 (MS2) 连接雷管/发 (MS1) 炸药/ kg 18262712472472873 图3 装药结构示意图( 单位cm) Fig. 3 Diagram of charge construction(unitcm) 图4 起爆网路连接示意图 Fig. 4 Schematic of detonating network 4 爆破安全防护措施 4. 1 飞散物防护措施 根据大连理工大学的李守臣提出的无覆盖条件 下飞石距离与单位炸药用量之间的关系[ 8] Lf= 70K0. 53(4) 式中Lf为无覆盖条件下拆除爆破飞石的飞散 距离,m;K为拆除爆破单位用药量,kg/ m3。本次爆 破设计单位用药量为1. 93 kg/ m3;计算得= 70 1. 930. 53=99 m。 爆破飞散物立体防护措施[ 9,10] ( 1)墩柱由下 至上爆破整体采用双层土工格栅捆扎; (2)下部加 39第34卷 第2期 甄梦阳, 李本伟, 陈德志, 等 1160 m长城市高架桥爆破拆除 万方数据 强装药部分, 增加10层密目安全网捆扎; (3) 每个墩 柱采用竹排架封闭围挡。(4) 沿桥走向, 在桥两侧全 部挂设2 ~3层6针防晒网。防护示意图见图5。 图5 墩柱防护示意图 Fig. 5 Schematic of pier protection 4. 2 地下管网防护措施 为保证桥体构件塌落及后期清运时地下管网的 安全, 采用以下措施 在地下管网及通讯光缆上方覆 盖30 mm厚钢板。钢板覆盖范围延伸至管网两侧 50 cm。钢板上方覆盖2 m厚散土, 防护范围为桥面 垂直投影两侧延伸1. 2 m, 主要用于吸收桥体塌落 荷载[ 1113]。 5 爆破效果 5. 1 爆破振动 工程中共设6个爆破振动监测点, 监测仪器采用 成都中科测绘有限公司生产的TC4850爆破振动智 能监测仪, 监测数据见表3。爆破振动速度峰值与振 动主频的范围分别为0. 195 ~ 1. 836 cm/ s、4. 073 ~ 234. 375 Hz,未超过爆破安全规程(GB6722 2014) 规定的爆破振动安全允许标准[ 14]。爆破振动 未对周边建筑物产生破坏影响[ 15]。 表3 振动监测表 Table 3 Blasting vibration monitoring 测点 测点所在 的建筑物 测点与爆破体 的距离/ m 爆破振动速度 峰值/(cms -1) 振动主频/ Hz 垂直0. 85997. 656 1#散花卫生院202水平纵向0. 61158. 590 水平横向1. 157136. 719 垂直0. 686136. 719 2#修车厂56水平纵向1. 492234. 375 水平横向1. 520136. 719 垂直1. 83614. 673 3#民房143水平纵向1. 11713. 711 水平横向1. 42612. 404 垂直0. 65978. 125 4# 中百集团 鄂东农产 品工业园 43水平纵向0. 250136. 719 水平横向1. 581117. 188 垂直0. 61219. 281 5# 中百集团 浠水物流 77水平纵向0. 62912. 821 水平横向0. 399 9. 018 垂直0. 615 5. 517 6# 神鹭水产 集团 39水平纵向0. 25875. 472 水平横向0. 195 4. 073 5. 2 爆破效果 桥梁起爆后, 所有炮孔均已起爆, 爆破部位立柱 完全破碎, 桥面主体触地并折断, 主要梁柱均粉碎, 桥梁主体全部坍塌。爆破飞散物控制在10 m以内, 爆破振动未对周边建(构)筑物造成破坏影响。爆 堆结构稳定可以满足后期机械破碎处理的要求。爆 破后效果见图6。 图6 爆破效果图 Fig. 6 The blasting effect 49爆 破 2017年6月 万方数据 6 结语 散花高架桥爆破成功的实践表明 (1) 孔网参数设计合理, “一次点火起爆, 自中 间向两端起爆” 的双交叉复式起爆网路提高了爆破 的准爆率; (2) 梯形、 梅花形及单排混合布孔方式, 充分考 虑了柱状构筑物的圆弧曲面对抵抗线的影响, 避免 造成的抵抗线失控, 有效控制爆破飞石; (3) “ 土工格栅、 安全网、 竹排架、 防晒网”组成 的4层立体防护措施能够有效地保证爆破安全, 有 助于控制飞石、 冲击波等危害。 参考文献(References) [1] 宋 歌, 龙 源, 纪 冲, 等.城市高架桥爆破拆除数 值模拟研究[J].爆破,2013,30(4)108112. 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