跨航道桥梁的爆破拆除(1).pdf

第35卷 第4期 2018年12月 爆 破 BLASTING Vol. 35 No. 4  Dec. 2018 doi10. 3963／ j. issn. 1001 －487X. 2018. 04. 014 跨航道桥梁的爆破拆除* 张勤彬 1， 程贵海1， 刘思远2， 唐春海1， 覃 翔 3， 凌宇恒1， 苏木林1 （1.广西大学资源环境与材料学院， 南宁530004；2.广西贵港市公安局， 贵港537100； 3.广西桂大爆破工程有限公司， 南宁530004） 摘 要 某桥梁为中承式钢筋混凝土肋拱桥， 周边环境复杂。为了快速的对跨航道桥梁进行爆破拆除， 并 控制爆破有害效应对周边环境的影响。采用协同爆破技术， 桥台前台、 支柱、 桥面及拱肋采用浅孔爆破， 部分 空心拱箱采用水压爆破， 引桥跨采用液压破碎锤进行二次破碎。采用复式交叉及网路跳线技术保证了起爆 网路的可靠性， 控制同段药量及起爆顺序减小了振动效应， 地毯的铺设控制了飞石， 预湿、 灌水处理减弱了粉 尘危害， 控制桥梁倒塌顺序减弱了涌浪危害， 达到了较好的爆破效果。 关键词 复杂环境；控制爆破；桥梁拆除；横跨航道；防护技术 中图分类号 TU746. 5 文献标识码 A 文章编号 1001 －487X（2018）04 －0078 －06 Explosive Demolition Technology of Bridge Crossing Navigation Channel ZHANG Qin-bin1，CHENG Gui-hai1，LIU Si-yuan2，TANG Chun-hai1， QIN Xiang3，LING Yu-heng1，SU Mu-lin1 （1. School of Resources，Environment and Materials，Guangxi University，Nanning 530004，China； 2. Guangxi Guigang Public Security Bureau，Guigang 537100，China； 3. Guangxi Guida Blasting Co Ltd，Nanning 530004，China） Abstract The bridge with a half-through suspender arch is crossing navigation channel with complex environ- ment. In order to implement a quickly demolition without harmful effects on the environment，the cooperative blasting technology was applied. The shallow hole blasting was adopted on the bridge′s abutment，pillar，bridge deck and arch rib. The water pressure blasting was used in some hollow arch boxes，and the hydraulic crushing hammer was used to break up approach spans. The reliability of the detonating network was guaranteed by using double cross-over and network jumping technology. The vibration effect was reduced by controlling the maximum initiating charge and the order of initiation. The fly-rock was controlled by laying a carpet. The wetting and irrigation treatments were used to weaken the dust. Furthermore，the surge was weakened and good blasting effect was achieved. Key words complex environment；control blasting；bridge demolition；straddled channel；protection technology 收稿日期2018 －09 －13 作者简介张勤彬（1994 －） ， 男， 四川简阳人， 广西大学资源环境与 材料学院硕士研究生（ 在读） ， 从事爆破工程及安全技术 研究， （E-mail）zqbgxu＠163. com。 通讯作者程贵海（1963 －） ， 男， 广西南宁人， 广西大学资源环境与 材料学院副教授， 从事爆破工程研究， （E-mail）cgh9076＠ 263. net。 基金项目国家自然科学基金资助项目（51404200）地聚合物固化核 素锶反应过程迟滞效应研究； 广西大学工程爆破研究所开 放基金资助项目（20170466） 1 工程概况 1. 1 桥梁介绍 广西贵港航运枢纽原上引航道交通桥始建于 1994年， 由于西江航道二线船闸改造需要， 加之2＃ 桥台地基沉降不均匀， 桥梁发生位移， 致使此桥变为 危桥， 故决定将其拆除。 万方数据 该交通桥为中承式钢筋混凝土肋拱桥结构， 桥 长147 m， 总净宽18. 6 m， 桥面机动车道9. 0 m， 非 机动车及人行道2 m 3. 0 m， 设计荷载汽-超20， 人 群32 kN／ m2， 通航净高10 m， 拱上桥面为12跨6 m 整体式连续梁板结构72 m，拱轴线弧长为 105. 341 m， 拱背外弧长为107. 177 m， 拱腹内弧长 为103. 505 m， 拱顶距桥面高12. 956 m， 其结构如图 1所示， 总工程量约3100 m3， 此次爆破为西江航道 上实施的最大规模的爆破拆除工程。 图1 桥梁结构图（ 单位cm） Fig. 1 The bridge′s structure（unitcm） 1. 2 周围环境 该桥梁东侧连接南环路， 桥梁横跨航道及江南 大道， 东北侧79 m有密集的村庄民房， 北侧10 ～ 20 m为新建的枢纽大桥， 且距离新建的枢纽大桥最 近只有10 m， 北侧约210 m处有大坝， 西北方向约 30 ～40 m为工地、 西南方向约30m处有石料加工 厂， 西约230 m连接郁江二桥， 南侧有南环路至江南 大道转盘， 周围环境十分复杂， 详见图2， 需要保护 的建构筑物较多， 施工难度较大。 图2 桥梁周边环境航拍图 Fig. 2 The bridge′s top view of surrounding environment 2 工程难点 由于该桥梁横跨枢纽航道， 在不封航的前提下 进行爆破准备作业， 且爆区周围有重要的建构筑物， 密集村落民房， 此次爆破面临许多难题 （1） 桥下为航运船只停泊区， 桥上作业与桥下 通航形成了一个立体交叉作业环境， 为保证航道在 安全通航的情况下进行爆破前的钻孔、 预拆除作业， 对现场施工安全要求高。 （2） 由于航运通行限制， 要确保对桥梁整体进 行快速拆除， 考虑要便于后续打捞作业， 对落入航道 里的钢筋混凝土的剥离、 破碎效果要求高［ 1］。 （3） 桥梁结构复杂， 两拱部分钢筋密度较大， 钻 孔施工困难， 部分结构是内空心浇砼箱梁， 厚度较 薄， 布孔难度大， 为充分剥离、 破碎钢筋混凝土， 设计 要求较高， 爆破钻孔施工要求精准［ 2］。 （4） 待拆除桥梁北侧为新建的枢纽大桥， 且周 边民房、 石材加工厂及其他重要建构筑物距离较近， 必须要严格控制爆破飞石、 振动及冲击波， 爆破防护 技术要求高。 3 爆破方案设计 3. 1 总体方案 由于该工程横跨通航航道， 爆破作业后不得影 响航道的通航， 且北侧为新建大桥， 考虑到爆渣的清 理打捞、 对新建大桥的影响及桥梁塌落时产生的涌 浪危害， 根据现场勘察与分析， 最后决定对广西贵港 航运枢纽原上引航道交通桥采用粉碎爆破、 水压爆 破与机械破碎结合的协同爆破技术方案 （1） 对横跨航道的主孔跨（纵梁、 吊杆横梁） 、 拱 肋、 桥台前台、 支柱、 桥面等部位全部布孔进行粉碎 性爆破。 （2） 对空心拱肋箱梁结构采用水压爆破。 （3） 对陆上部分即两侧桥台、 引桥跨进行崩落 后实施机械拆除。 （4） 对塌落到航道中的爆渣， 由专业打捞船只 进行清理打捞。 3. 2 钻孔爆破 3. 2. 1 炮孔布置 立柱上的炮孔水平布置在其长边上， 立柱截面 面积为0. 8 m 0. 6 m； 盖梁高1 m、 厚0. 8 m， 炮孔 布置于盖梁侧面， 如图3所示。 97第35卷 第4期 张勤彬， 程贵海， 刘思远， 等 跨航道桥梁的爆破拆除 万方数据 图3 立柱炮孔布置示意图（ 单位cm） Fig. 3 Hole arrangement of the upright post（unitcm） 拱肋宽1. 2 m、 高2. 2 m， 顶板、 底板厚0. 4 m， 隔板宽0. 6 m， 顶板沿拱肋垂直布置双排炮孔， 底板 沿侧边水平布置单排炮孔， 隔板竖直布孔， 炮孔布置 图如图4所示， 空心拱箱部分采用水压爆破。 3. 2. 2 爆破药量计算 由于桥梁结构复杂， 主孔跨（横梁、纵梁） 、拱 肋、 桥台、支柱、桥面板等全部布孔，炮孔直径为 40 mm， 炮孔深度从0. 11 ～2. 4 m不等， 根据该桥梁 的材料强度、 受力点尺寸、 钢筋布置方式、 配筋率等 情况， 为达到桥梁钢筋混凝土的粉碎及剥离效果， 拱 肋的顶板、 底板的单耗取0.75 kg／ m3， 根据经验公式， 结合以往的实践经验［ 3］， 详细的桥梁钻孔爆破参数 计算值见表1。 图4 桥拱炮孔布置示意图（ 单位cm） Fig. 4 Hole arrangement of the bridge′s arch（unitcm） 表1 爆破参数 Table 1 Blasting parameters 孔距／ m排距／ m孔深／ m 单耗／ （kgm －3） 单孔 药量／ kg 间隔 长度／ m 总孔数 总药量／ kg 同段 孔数 人行道纵梁0. 4000. 302. 500. 10045645. 601 ～6 车行道纵梁0. 4500. 401. 700. 150805120. 751 ～5 吊杆横梁0. 500、0. 57500. 60 ～0. 900. 50 ～0. 600. 15 ～0. 250. 1035280. 301 ～6 肋面0. 400. 400. 250. 750. 07092064. 401 ～6 隔板0. 5001. 80 ～2. 400. 750. 80 ～1. 100. 606864. 602 肋底0. 4000. 851. 000. 200. 3029659. 201 ～3 前台立柱0. 5000. 600. 500. 2005611. 201 ～5 前台盖梁0. 500. 500. 700. 650. 2008016. 001 ～6 立柱0. 5000. 400. 630. 15048 7. 201 ～5 盖梁0. 5000. 500. 50. 200. 205010. 001 ～4 桥面板0. 550. 550. 110. 750. 0702240156. 801 ～6 合计5371636. 05 3. 3 水压爆破 3. 3. 1 水压爆破方案 桥面以下的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号空心拱箱采用水压爆 破， 由于待拆拱箱为非均匀、 截面形状不规则的结构 体， 且其长度与宽度之比大于1. 2， 故布置双药包， 药量为Q／2， 每个药包布置于单个拱箱三等分处， 每 个拱箱装药部分采用2条3 m长的薄壁PVC管定 位， 预先将PVC管堵塞至装药高度，管的直径为 75 mm； 装药定位预埋的PVC管将使拱箱漏水， 为 保证拱箱内注满水， 采用80 L一个的高强度聚乙烯 水袋进行注水并密封。水压爆破方案如图5所示。 3. 3. 2 水压爆破药量计算 单个箱体所需的炸药量可依据式（1）～式（3） 计算 Q ＝ K1（K2δ） 1. 6R1. 4 （1） R ＝SR／ 槡 π（2） δ ＝ R（1 ＋ Sδ／ S 槡 R － 1）（3） 式中Q为单个箱体内药包质量，kg；δ为等效 壁厚；R为等效半径；K1为破碎相关系数， 为预防飞 石的产生， 取混凝土龟裂破碎对应的值1. 1；K2为坚 固系数， 与 δ／ R 有关， 可根据K2＝0. 69 δ／ R ＋0. 95 08爆 破 2018年12月 万方数据 确定；SR为通过药包中心的结构物内部水平截面面 积，m2；Sδ为通过药包中心的结构物外壁的水平截 面面积，m2， 水压爆破相关参数见表2［ 4］。 图5 拱箱水压爆破方案 Fig. 5 Water pressure blasting plan of arch box 表2 水压爆破相关参数 Table 2 Water pressure blasting parameters 箱体 编号 等效壁厚 δ／ m 等效半径 R／ m 破碎系数 K1 坚固系数 K2 单个箱体 装药量 Q／ kg Ⅰ1. 3262. 0181. 11. 4037. 940 Ⅱ1. 1461. 7561. 11. 4005. 157 Ⅲ1. 1001. 6881. 11. 3994. 566 注Ⅰ号拱箱装药量取8 kg、Ⅱ号拱箱装药量取5 kg、Ⅲ号拱 箱装药量取4 kg。 3. 4 起爆网路 炸药选用直径为32 mm的2＃岩石乳化炸药， 为 减弱爆破对北侧新建大桥及倒塌涌浪对航道闸门的 影响， 采用孔外延时多孔间微差的控制爆破方法， 严 格控制爆破倒塌顺序， 避免桥梁整体同时倒塌进入 航道， 桥梁爆破采用2个段别的雷管， 雷管型号为毫 秒3段、 毫秒15段导爆管雷管［ 5］。孔外微差的 3段 用于传爆连接、15段用于孔内延时， 每6发雷管为 一束簇联， 采用“一次点火， 自桥梁两端向中间起 爆” 的起爆网路， 为保证网路的可靠性， 采用复式交 叉及网路跳线技术， 在相同区间内使用反射四通进 行跳线连接， 并在对称的A、A′，B、B′，C、C′，D、D′组 内进行跳线连接， 桥梁爆破的起爆网路示意图如图 6所示。 图6 起爆网路示意图 Fig. 6 Detonating network diagram 4 爆破安全与防护措施 本次爆破施工难度大， 主要涉及的爆破有害效 应有爆破振动、 爆破飞石、 爆炸冲击波、 爆破粉尘及 桥梁塌落产生的涌浪， 为确保爆破作业安全进行， 从 技术及管理上采取了相应防护措施。 4. 1 爆破前预处理 （1） 对桥梁的护栏、 人行道车行道隔断等不受 力的附属构件进行预先拆除， 对桥梁面板上施工后 余留的混凝土块进行清渣处理。 18第35卷 第4期 张勤彬， 程贵海， 刘思远， 等 跨航道桥梁的爆破拆除 万方数据 （2） 对桥梁拱肋及斜撑等具有间隔中空的部分 进行洒水处理。 4. 2 爆破振动的控制 （1）采用孔外延时多孔间微差的控制爆破技 术， 严格控制延时间隔， 有效降低爆破振动。 （2） 严格控制同段起爆药量及桥梁结构点的爆 破顺序。 （3） 炮孔严格按照设计打眼， 并对5000多个炮 孔进行验收。 4. 3 爆破飞石的控制 （1） 提前对桥梁的护栏， 人行、 车道分隔带， 桥 面施工余渣等不破坏桥梁整体稳定性的附属构件进 行预先拆除、 清理［ 6］。 （2） 对北侧新建的枢纽大桥的管网、 护栏等需 要保护的重要设施采用地毯覆盖保护。 （3） 调整接近新建枢纽大桥待拆除桥梁部分的 装药结构， 采用间隔装药与连续装药结合的方式， 调 整雷管的放置位置， 确保炸药爆轰传递方向为远离 新建枢纽大桥方向。 （4）在待拆除桥梁的重点防护部位上铺设地 毯、 橡胶垫覆盖［ 7］。 4. 4 其他有害效应的控制 （1） 此次爆破用药量相对不大， 且采用分段延 时爆破， 故人员、 设备只需撤离到警戒范围以外即可 预防冲击波伤人损物。 （2） 对桥梁的拱肋及斜撑中空部分进行预湿灌 水， 且桥梁横跨航道， 加上爆后消防车的洒水降尘作 业， 能将爆破所产生的粉尘控制到接受范围［ 8］。 （3） 为预防桥梁坍塌涌浪对过往船只、 闸门及 周围建筑物的影响及破坏， 严格控制起爆顺序， 避免 桥梁同时整体塌落。 5 爆破效果分析 该桥梁拆除爆破凭借着合理的爆破设计方案， 桥梁按照设计方案被爆破拆除， 取得了预期的爆破 效果。见图7。 （1）桥拱、桥面等横跨航道的部分被粉碎、剥 离， 两侧桥台按预定方向整体塌下。 （2） 爆破飞石在可控制的范围内， 未对周围建 构筑物、 附属设施、 人员等造成损伤。 （3） 在进行洒水除尘作业的条件下， 未产生大 量的烟尘。 （4） 距离待拆除大桥10 m的枢纽大桥质点的 最大振动速度为0. 31 cm／ s， 符合国家爆破安全规 程 （GB67222014）的相关要求［ 8］， 爆破振动未对 周围附属设施造成任何损坏。 （5） 桥梁倒塌时产生的涌浪未上岸， 且产生的涌 浪较弱， 未对船闸闸门及周围建筑物造成冲击破坏［ 9］。 （6） 爆破后钢筋混凝土剥离、 破碎完全， 爆渣块 度均匀， 打捞工作进展顺利。 图7 爆破瞬间图像 Fig. 7 The image of blasting moment 6 结论 广西贵港航运枢纽原上引航道交通桥的成功爆 破表明 （1） 对于在复杂环境当中， 特别是横跨航道、 河 道等桥梁的爆破拆除工程中， 协同爆破施工方案效 果良好。 （2） 合理的网络设计， “一次点火， 自桥梁两端 向中间起爆”的复式交叉及网络跳线技术， 减小了 导爆管传爆过程被切断的可能性， 在大规模网路中 可保证起爆网路的安全可靠［ 10］。 （3） 合理的起爆顺序， 使桥梁分段原地塌落， 减 小了触地振动危害。 参考文献（References） ［1］ 张兆龙.复杂环境下基坑支撑梁爆破拆除［J］.爆破， 2015，32（4） 94-98. ［1］ ZHANG Zhao-long. 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