连续梁跨江危桥应急抢险爆破拆除(1).pdf

第 37 卷 第 3 期 2020 年 9 月 爆 破 BLASTING Vol. 37 No. 3  Sep. 2020 doi 10. 3963/ j. issn. 1001 -487X. 2020. 03. 015 连续梁跨江危桥应急抢险爆破拆除* 王 威 1， 2， 3， 贾永胜1， 2， 3， 刘昌邦1， 2， 3， 徐华建1， 2， 3， 陈治波1， 2， 3 （1. 江汉大学湖北 （武汉）爆炸与爆破技术研究院， 武汉 430056； 2. 爆破工程湖北省重点实验室， 武汉 430056； 3. 武汉爆破有限公司， 武汉 430056） 摘 要 结合连续梁跨江危桥应急抢险爆破拆除工程实践， 具体介绍了跨江危桥的爆破拆除技术、 施工组 织设计和安全保障措施。通过对桥墩、 T 梁以及桥面各分区间设置合理的爆破延期时间， 使桥梁各节点处产 生倾覆力矩， 实现 “多米诺” 骨牌式连续倒塌。充分利用有限的陆地作业平台， 利用爆破技术拆除稳定段桥 面结构 “推倒” 不稳定段桥墩， 最大限度地降低作业风险， 改善爆破效果。通过监测桥墩偏移位移， 搭建跨江 作业平台， 组织渡江作业船只， 顺利地完成了跨江危桥爆破拆除任务。针对不稳定状态的连续梁跨江危桥， 采用爆破方法可实现安全、 高效的拆除目标， 可供类似工程借鉴。 关键词 连续梁桥；爆破拆除；原地坍塌；应急抢险 中图分类号 TU746. 5 文献标识码 A 文章编号 1001 -487X （2020） 03 -0090 -05 Emergency Blasting Demolition of Continuous Beam Bridge Across River WANG Wei1， 2， 3， JIA Yong-sheng1， 2， 3， LIU Chang-bang1， 2， 3， XU Hua-jian1， 2， 3， CHEN Zhi-bo1， 2， 3 （1. Hubei （Wuhan） Explosions and Blasting Technology Institute of Jianghan University， Wuhan 430056， China； 2. Hubei Key Laboratory of Blasting Engineering， Wuhan 430056， China； 3. Wuhan Explosions and Blasting Corporation Limited， Wuhan 430056， China） Abstract Combining with engineering practice of emergency blasting for continuous beam bridge， the unsafe bridge blasting technology， construction organization design and safety assurance measures were introduced. By setting reasonable blasting delay times between the bridge piers， T-beams and bridge deck， the overturning moment was genera- ted at each bridge node to make a continuous domino collapse. The blasting technology used the stable section bridge deck to demolish the unstable pier， which could make full use of the limited land plat， minimize operation risk and improve blasting effect. By monitoring the bridge pier displacement， building the operation plat across the river and organizing the ships to cross the river， the bridge demolition was successfully completed. This blasting can real- ize a safety and efficient demolition target to unsafety bridges， which can be used to some similar projects. Key words continuous beam bridge；blasting demolition；vertical collapsing；emergency rescue 收稿日期 2020 -04 -15 作者简介 王 威 （1986 - ） ， 男， 工程师， 主要从事爆破工程、 采矿工 程等方面研究与应用工作，（E-mail） 434347099 qq. com。 基金项目 住房和城乡建设部科学技术计划项目 （2017-k5-005） ； 武 汉市创新人才开发资金资助项目 1 工程概况 由于上游连续暴雨， 2018 年 7 月 27 日四川省 眉山市彭山区岷江大桥部分桥梁结构被洪水冲毁 （如图 1） ， 因应急处理及时得当， 大桥垮塌并未造成 人员伤亡。由于预留原桥构件无法满足安全使用要 求， 存在较大安全隐患， 为保障周边环境安全、 确保 航道通畅、 防止二次坍塌， 需尽快进行桥梁拆除。 1. 1 周边环境 岷江大桥东侧为江口镇， 西侧为彭山县城。对 垮塌桥梁墩柱由西向东进行编号， 大桥 2桥墩距离 城南郡小区为 71 m， 大桥 12桥墩距离东侧最近一 万方数据 层民房距离 143 m， 距离桥头三层民房距离为 168 m， 距离江口加油站距离为174 m。大桥1桥台 下分布有一根裸露的供水管线和埋深 1. 5 m 的天然 气管线。岷江大桥周边环境示意图如图 2 所示。 图 1 岷江大桥垮塌后现状 Fig. 1 Actuality of Minjiang river bridge after collapse 1. 2 桥梁结构 岷江大桥全长 494. 79 m， 桥宽 12. 5 m， 垮塌后 剩余桥梁全长 360 m （如图 3 所示） 。上部结构采用 13 30 m 预应力混凝土简支 T 梁； 预应力混凝土简 支 T 梁宽 2. 5 m， 高 1. 75 m， 腹板宽 0. 16 m， 马蹄宽 0. 4 m。桥幅由 5 片 T 梁构成。大桥采用桥面连续 简支结构体系， 1 号台及 5、 9、 13 号墩顶设置橡胶伸 缩缝。 大桥下部构造采用明挖基础和钻孔灌注桩， 设 计为双柱式桥墩、 桥台， 其中 2 5 号、 12 16 号桥 墩接明挖扩大基础， 6 11 号墩接冲孔桩基础。墩 柱为 2 根直径为 1. 3 m 的圆形柱。 图 2 周边环境示意图 （单位 m） Fig. 2 Scheme of blasting surroundings （unit m） 图 3 岷江大桥立面图 （单位 cm） Fig. 3 Elevation of Minjiang river bridge （unit cm） 1. 3 施工难点 （1） 大桥两岸分布有居民区和市政管线等设 施， 周边环境较为复杂。 （2） 桥体部分垮塌， 残余部分结构刚度受到破 坏， 桥体受力不明确， 易发生次生灾害。13墩处于 不稳定状态， 12墩稳定性受到影响， 施工过程中要 随时观察， 确保施工安全。 （3） 受上游来水影响， 岷江水位变化大， 桥下江 水湍急， 9 13桥墩处水深 1. 5 4. 5 m， 钻爆作业 及爆破安全防护难度大。 2 总体方案 由于大桥本身属于简支连续梁桥， 整体性较差， 且桥梁已被水毁， 目前受力状况不明朗， 桥梁整体和 局部稳定性的维持是必须详细周密考虑的核心问 题， 也是本桥梁能否安全完成拆除任务的关键 ［1-3］。 根据大桥的结构特点、 周边环境以后期打捞要求， 选 取爆破拆除与机械拆除相结合的方案 ［4， 5］ 19第 37 卷 第 3 期 王 威， 贾永胜， 刘昌邦， 等 连续梁跨江危桥应急抢险爆破拆除 万方数据 （1） 2 13墩和上构采用爆破方式进行拆除， 采用 “逐跨原地坍塌爆破拆除” 的总体方案。 （2） 1墩和 1 2之间上构采用机械切割吊装 方式进行拆除， 14 18墩和上构采用机械破碎方 式进行拆除。 2. 1 施工方案选择 由于 13桥墩已经倾斜， 处于不稳定状态， 在施 工过程中采用全站仪对桥墩进行位移监测， 以确保 施工过程的安全。岷江大桥桥面和水面 （地面） 高 差为 9 15 m， 人员施工和机具作业极不方便， 且危 险程度高， 为便于后期打捞转运要求， 施工前先对各 个墩柱及简支 T 梁马蹄对应桥面位置进行定位， 从 桥面上对 9 12桥墩间内侧简支 T 梁进行钻孔 （最外侧两个 T 梁不进行钻孔） 。对处于河床上的 墩柱搭设双层竹排架， 对处于江水中的 9 12墩 柱搭设双层钢管架， 钢管架采用扣件紧扣于桥墩四 周， 铺上踏板后形成多层作业平台。对于 9和 10 桥墩在江中搭设钢管架走廊及栏杆，作为行人及材 料运输平台， 对于 11和 12桥墩， 采用船只运输材 料和人员。排架搭设和材料运输平台如图 4 所示。 图 4 排架和材料运输平台搭设示意图 Fig. 4 Schematic diagram of shelving and material transportation plat 2. 2 爆破参数 桥墩的炮孔布置采用 2-3-2 梅花形水平钻孔， 为了改善锥形体桥墩基础的破碎效果， 对基础进行 松动爆破， 对锥形体基础布设 12 个倾斜孔， 炮孔布 置和装药结构图如图 5 所示 ［6-8］。 图 5 炮孔布置及装药示意图 （单位 mm） Fig. 5 Schematic diagram of blast-hole arrangement and charge （unit mm） 系梁采用从上至下垂直布置单排孔的方式， 孔 距 0. 5 m， 孔深为 70 cm， 单孔装药量为 400 g。从桥 面对 T 梁钻凿单排垂直孔， 孔距 2 m， 炮孔深度为 1. 4 m， 各构件爆破参数如表 1 所示。 表 1 爆破参数表 Table 1 Blasting parammeter 构件 名称 构件尺寸/ cm 最小抵抗线 w/ cm 孔径/ mm 孔距 a/ cm 排距 b/ cm 孔深 l/ cm 单耗/ （gm -3） 单孔药量 q/ g 布孔方式装药结构 桥墩φ1302540303595/1002365如图 5梅花形布孔连续、 间隔装药 系梁70 100354050-701143400单排布孔连续装药 T 梁-2040200-140857300单排布孔三段间隔装药 2. 3 起爆网路 为确 保 安 全 准 爆，采 用 孔 内 装 MS17 段 （1200 ms） 导爆管雷管、 孔外 MS9 段 （310 ms） 导爆 管雷管逐跨接力延时的起爆网路。由于 13桥墩处 于倾斜不稳定状态， 且该处水深 4 m， 水流湍急， 机 械无法安全进行破碎作业， 为了达到业主要求的爆 破后13桥墩倾覆于水面以下， 采用将 9 13连续 桥面延迟于12桥墩310 ms 时间起爆。各桥墩和桥 面的起爆时间如表 2 所示 ［9］。 29爆 破 2020 年 9 月 万方数据 表 2 爆破延期时间表 （单位 ms） Table 2 Blasting delay-time （unit ms） 桥墩号234567891011129 12T 梁、 桥面 响序123456789101112 孔外雷管起爆时间/ ms031062093012401550186021702480279031003410 孔内雷管起爆时间/ ms120015101820213024402750306033703680399043004610 3 爆破安全防护 3. 1 爆破飞石防护 为了降低爆破飞石的危害， 所有爆破桥墩先捆 绑 1 层竹排， 竹排外侧再用 2 层红地毯进行包裹。 并在双层排架外悬挂双层竹笆， 桥面炮孔采用采用 沙袋压在炮孔上进行防护， 全桥从桥面向下放置 2 层密目黑网至地面， 并在地面采用沙袋压住进行 固定。 3. 2 触地振动控制 由于在第 1跨桥体切割吊装后， 爆破桥体距离 供水管、 天然气管道、 大堤以及居民区的距离有 35 m 以上， 为降低塌落振动效应的危害， 采用逐跨 接力延时的起爆网路， 采用分段分区使构件依次触 地来控制塌落振动。并在供水管、 岷江大堤以及城 南郡小区设置 TC-4850 测振仪进行振动监测。 4 爆破效果 整个大桥的爆破拆除施工共用 10 d 时间完成， 施工过程中克服了多次上游突降大雨导致的洪水， 安全顺利的完成了爆破准备工作。起爆后大桥由彭 山区岸向江口镇岸逐跨坍塌 （图 6） ， 爆破获得了圆 满成功， 达到了预期的爆破效果， 消除了二次坍塌的 安全隐患， 保证了岷江的航道畅通。 图 6 爆破过程 Fig. 6 Blasting process （1） 爆破后 2 12桥墩破碎效果较好， 桥面构 件落在河床上， 2 8T 梁及桥面在弯曲荷载的作 用下部分折断破坏。 （2） 由于桥梁在桥墩处是通过支座与主梁连 接， 13桥墩在 9 13连续 T 梁和桥面的扯动下， 倾倒于水面下， 达到业主方要求。 （3） 爆破飞石在可控范围内， 通过爆破后观察， 经过防护， 2 8桥墩飞石分布在 15 m 范围内， 9 13桥面构件飞石分布在 35 m 以内， 未对周边 环境造成损坏。 （4） 供水管基础处振动测试数据为 0. 26 cm/ s， 岷江大堤处振动测试数据 0. 17 cm/ s， 爆破振动及 触地振动未对周边构筑物造成破坏。 5 几点体会 （1） 对于部分结构破坏的建 （构） 筑物抢险拆 除， 由于残余部分结构刚度受到破坏， 受力不明确， 易发生次生垮塌灾害， 采用爆破方法拆除危险建 （构） 筑物是非常安全和高效的一种方法， 相对于机 械拆除法， 有着较大的优势。 （2） 采用纵向逐跨倒塌爆破技术， 能使桥梁结 构在塌落过程中逐步触地， 减小塌落震动对周边环 境的影响。 （3） 合理的加大各跨之间的爆破延期时间， 可 使桥梁各节点处产生弯矩， 充分利用桥面结构剪切、 拉伸作用来改善爆破效果。 参考文献 （References） ［1］ 张勤彬， 程贵海， 刘思远， 等. 跨航道桥梁的爆破拆除 ［J］ . 爆破， 2018， 35 （4） 78-83. ［1］ ZHANG Qin-bing， CHENG Gui-hai， LIU Si-yuan， et al. 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