V型钢筋混凝土结构拱桥的控制爆破拆除.pdf
第3 0 卷第2 期 爆破 V 0 1 .3 0N o .2 2 0 1 3 年6 月B L A S T I N GJ u n .2 0 1 3 d o i 1 0 .3 9 6 3 /j .i s s n .1 0 0 l 一4 8 7 X .2 0 1 3 .0 2 .0 3 2 V 型钢筋混凝土结构拱桥的控制爆破拆除 周勇1 ,程浩伦1 ,夏森林2 ,张继春2 1 .中铁二局新技术爆破公司,成都6 1 0 0 3 l ;2 .西南交通大学土木工程学院,成都6 1 0 0 3 1 摘要为了拆除一座斜拱断面尺寸大、配筋高、周边环境复杂的长1 4 9 .2 2m 连续钢构的V 型拱桥,研究 其控制爆破拆除方案及相关爆破参数。针对桥梁的特点,采取了对桥梁的斜拱下部及其上方箱型梁进行预 拆除后再爆破的原地坍塌拆除方案。下部斜拱处爆破切口的断面宽度4 .0 2 5 .7 5m 、厚度1 .8m ,切口长度 6m ,采用水平布孔;上部箱梁切口的腹板断面宽度O .5 一O .9m 、高度1 .7m ,切口长度3m ,采用垂直布孔;所 有炮孔均采用分段装药结构;下部切口间的起爆时差0 .5s ,上、下切口的起爆延时0 .5 ~O .7s ;爆破切口区 域进行覆盖防护和近体遮挡防护,并在爆破切口下方堆砌松软土埂以减弱桥体坍塌的触地冲击振动。爆破 效果良好。有效控制了爆破飞石和桥体坍塌引起的振动效应等危害。 关键词拆除爆破;原地坍塌;控制爆破;V 型钢构拱桥 中图分类号 T U 7 4 6 .5 文献标识码 A 文章编号1 0 0 l 一4 8 7 x 2 0 1 3 0 2 一0 1 4 6 一0 4 C o n t r o U e dE x p l o s i v eD e m o l i t i o no fVI U g i dA r c h R e i n f o r c e dC o n c r e t eB r i d 2 e Z H o UY o n 窖。C H N GH ∞.埘.X l As e n .1 爵,Z H A N G 】i .c l m ≈ 1 .N e wT e c h n i q u eB l a s t i n gC o m p a n yo fC h i n aR a i l w a yN o2E n 舀n e e r i n gG m u pC o r p I o r a “o n ,C h e n g d u 6 1 0 0 3 1 ,C h i n a ;2 .S c h o o lo fC i v i lE n g i n e e r i n g ,S o u t h w e s tJ i a o t o n gu n i V e r s i t y ,c h e n g d u6 1 0 0 3 1 ,C h i n a A b s t r a c t I no r d e od e m o l i s haVr i g i da r c h d g ew i t ht h el e n g 【h1 4 9 .2 2m ,d u et ot h el a r g es e c t i o ns i 聪明d l I i g I l 陀i n f o r c e 鹊w e U 鹳t h ec o m p l e xs u r m u n d i n g s ,as c h e m eo fc o n t r o l l e de x p l o s i v ed e m o l i t i o n 柚db l 鹊t i n gp 眦m e - t e 璐w e r es t u d i e d .A c c o i n gt ot h ec h 啪c t e r i s t i co ft 1 1 eb r i d g e ,t h ec o l l a p s ed e m o l i t i o ns c h e m ew ∞d ∞i 印e d 鹊d i v i d i n gt l I eb o t t o m “o b l i q l l ea r c h 明dt h eb o xb e a mi na d v a n c e .F o r t h ei n c l i n e da r c h ,t h eb l ∞tc u ts e c t i o nw 鹊d e - s i 朗e d 幽4 .0 2 5 .7 5m 诵d e ,1 .8 mt I l i c ka n d6ml o n g ,w h e r et h eb l 船th o l ew 髂h o r i z o n t a l .f o rt I I eb o xb e 锄, t 王I eb l 髂tc u ts e c t i o no fw 船0 .5 ~O .9mw i d e ,1 .7m h i g ha n d3ml o n g ,w h e r et h eb l 鹪th o l ew 鹊v e r t i c a l .T h ed i v i d e dc h a r g i n gc o n s t 兀l c t i o nw 如u s e di na l lb l a s t h o l e s .T h ed e l a yi n t e r v a lb e t w e e nt h eb l 鹳tc u t “o b l i q I I ea r c hw 鼬 O .5s 粕dw h i c hb e t w e e nt h eb l 硒tc u to fo b l i q u ea r c h 粕doneo fb o xb e 锄w 鹳O .5 ~0 .7s .1 1 1 eo v e d a yd e f e n 孵 锄ds h i e l dd e f e n s ew e r ea l lu s e di nt I I eb l ∞tc u ta 陀a .M o r e o v e r ,t | I el i g h ts o i ld a m sw e 陀s t a c k e du n d e rt I I eb l a s tc u t a r e a ∞鹊t ow e a k e n 山ev i b r a t i o nc 叫s e db yt o u c h d o w n0 f 嫡d g ec o U a p ∞.T h ea d v e r ∞胡.e c t so fb l 聃t i n gs u c h 粕 b l 鹳t i n gn y i n ga n db l 鹪t i n g 、r i b 阳t i o nw e r ee H b c t i v e l yc o n t I _ o l l e d . K e yw o r d s e x p l ∞i v ed e m o l i t i 伽;c o l l 印s ei ns i t u ;c o n t m U e db l a s t i n g ;Vr i g i d a r c hb r i d g e 收稿日期2 0 1 3 一O l 一1 4 作者简介周勇 1 9 6 9 一 ,男,助理T 程师,从事丁程爆破技术与 施丁管理研究, E m a iJ 3 2 8 2 8 0 0 q q .c o m 。 通讯作者张继春 1 9 6 3 一 ,男,教授、博士、博导,从事爆破丁程、岩 土体丁程结构动力特性及其防护技术研究, E 一 眦i I j c z I I ∞9 2 0 0 4 l2 6 .c o m 。 近2 0 年来,随着我国城市改扩建和交通发展的 需要,已采用控制爆破方法安全、高效、顺利地拆除 了大量的钢筋混凝土拱桥,积累了丰富的技术与施 工经验1 。通过理论分析和工程实践,提出并应 用了实现钢筋混凝土拱桥整体原地坍塌技爆破技术 万方数据 第3 0 卷第2 期 周勇,程浩伦,夏森林,等V 型钢筋混凝土结构拱桥的控制爆破拆除 1 4 7 方法和相关工程措施【9 .b 】,包括爆破切口形状、尺寸 的设计选取、预处理安全与技术要求以及爆破飞石、 触地飞溅防护和减震技术措施等。目前,国内采用 爆破方法拆除具有大断面斜腿的连续钢构预应力曲 线拱桥的工程实践尚不多,详细介绍成功采用爆破 方法拆除一座长1 4 9 .2 2m 连续钢构预应力V 型曲 线拱桥的相关爆破技术和措施。 1 工程概况 1 .1 桥梁工程结构 该桥为V 型连续钢构曲线拱桥,起点桩号肋 7 6 6 .7 2 6 ,终点桩号腼 9 1 5 .9 4 6 ,桥梁总长1 4 9 .2 2m , 图l 为该桥的全景照片。桥梁上部结构为预应力钢 筋混凝土3 孔连续箱梁,箱梁采用C 5 0 混凝土,设纵 向通长预应力钢束。箱梁采用直腹板单箱三室截面, 箱梁底板水平,顶板做成2 %的单向横坡。在道路设 计线处的箱梁高1 .7m ,顶部幅宽1 8 .5m ,底部宽度 1 3 .5m ,翼缘悬臂2 .5m 。标准段处箱梁顶板厚 0 .2 5m 、底板厚0 .2 5m ;跨中腹板厚O .5m ,端部腹板 厚0 .9m ;横梁之间的底板厚O .6 5c m 。 图l 桥梁全景照片 F i g .1 P 锄。删【n i cp h o t oo f 晡d g e 该桥采用重力式桥台,桥墩为V 形墩,采用C 4 0 混凝土浇筑;斜腿处V 形墩单侧横向宽度4 .0 2m ; 拱圈处V 形墩单侧宽度5 .7 5m ,桥墩厚度1 .8m ,呈 弧线形状。桥体结构如图2 所示。 图2 桥梁结构简图 单位啪 F i g .2S t n l 曲聃d i a 印姗0 f “d g e u I I i t 唧 1 .2 周边环境 该桥成都市主干路上,地处交通要塞地段,线路 一侧紧邻既有的成仁路和河畔新世界高层住宅小 区,周边道路交通繁忙、人流量大、分布的构筑物和 居民楼房较多;桥梁附近地下埋有电缆、通信光缆等 管线,一条埋地天燃气管道下穿桥梁;在距爆区不远 处有蔚蓝卡地亚别墅小区,其建筑、构筑物对爆破振 动强度有严格限制。周边环境状况如图3 所示。 2 爆破方案选择 整座桥梁近4 0 0 0m 3 钢筋混凝土,如全部采用 爆破方法解体破碎,不仅布孔多、钻爆工作量大,而 且爆破飞石难以控制。威胁到附近小区民房安全。 因此,该桥梁采取控制爆破与机械破碎相结合的总 体拆除方案,即采用原地坍塌的控制爆破使桥梁主 体塌落于地面,再用机械进行破碎解体。 结合桥梁的结构特点,在主拱脚处和斜腿底部 布置4 个爆破缺口,缺口长度6m ;在两侧桥台和两 个桥墩上部的预应力箱梁位置布置4 个爆破缺口, 缺口长度3m 。这8 个爆破缺口的形成就破坏了桥 梁的整体性和连续性,使整座桥梁实现原地坍塌。 爆破缺口的位置如图4 所示。 图3 周围环境平面示意图 F i g .3 S c h 绷a t i cd i a g r 岫0 fs 毗m m 碰n ge n l r i 啪m e n t 万方数据 爆破2 0 1 3 年6 月 图4 爆破缺口位置示意图 F i g .4 S c h 蹦l a t i cd i a 即瑚o fb l a s t i I l gc u tl ∞a l i ∞ 爆破前采用机械方法对箱梁爆破缺口范围内的 顶板和底板进行预拆除,并割断主拱和斜腿爆破缺 口范围内的主筋和箍筋。 3 爆破设计 本次爆破采用孔径吊4 0m m 炮孔。 3 .1 箱梁爆破设计 箱梁爆破采用垂直炮孔,因靠近桥台处的箱梁 腹板厚度0 .9m ,其爆破参数为最小抵抗线0 .3 一 O .4 5m ,孔距0 .4m ,排距0 .3m ;孔深1 .2 血,单孔 药量0 .4 5k g ,采用梅花形布孔,如图5 a 所示。 跨中腹板厚O .5m ,其爆破参数为最小抵抗线 0 .2 5m ,孔深1 .2m ,孔距0 .4 0 .4 5m ,排距0 .3m , 单孔药量0 .4 5k g ,采用线性布孔,如图5 b 所示。 ■,“ 弋 ●●●●●●●●●● ●●●●●●●●●● ∑ 弋 ●●●●●●●●●● a 桥台处箱粱布孔图 b 跨中箱梁布孔图 a B 0 耐l o l el a y 伽td i a 酗曲b B 0 谳d eL 叼加td i a l 乒砌 o fa b u t I I l e n tc I fc 硼 图5 箱梁炮孔布置示意图 隐.5B o r e h o l el a y 伽td i | I 印m0 f b 旺b e 锄 3 .2 拱脚与斜腿爆破设计 ‘ 考虑到桥墩宽度4 .0 2 ~5 .7 5m ,厚度1 .8m ,为 保证爆破效果,拱圈与斜腿缺口的外侧3 .5 m 范围 内采用水平炮孔,内侧l ~2m 范围内采用垂直炮 孔,均为梅花形布孔。水平炮孔的爆破参数为最小 抵抗线O .4m ,孔距0 .5m ,排距0 .3 5 0 .4m ,孔深 3 .5 m ,单孔装药量0 .7k g ,炮孔布置如图6 所示。 图6 拱脚与斜腿的水平炮孔布置示意图 F i g .6 胁删挑h 批岫d i 8 | 舯o f 脑h 触 朋d 缸烛l e dl 咿 拱圈与斜腿爆破缺口内侧的爆破参数为孔距 0 .5m ,排距0 ,4m ,孔深1 .6m ,单孔装药量0 .3k g , 炮孔呈梅花形布置。 3 .3 装药结构 爆破使用炸药为∞2 衄的乳化炸药,每卷药 重2 0 0g 。炮孔均采用孔内间隔装药结构,孔内导爆 索起爆,间隔长度约0 .4m ,药包间隔区域和孔口全 部用炮泥堵塞,每个炮孔内装1 发非电导爆管雷管 起爆导爆索。 3 .4 起爆网路 为减小桥梁整体塌落形成的触地振动,又保证 爆破效果,采用半秒延时起辱方式,延迟顺序与延迟 时间如图4 所示。起爆网路采用簇并联形式,各连 接节点采用2 套独立的双发传爆雷管。 3 .5 预拆除方式 预应力箱梁爆破缺口处的顶、底板采用液压破 碎头全部预拆除,只留腹板进行爆破;受作业空间的 限制,拱圈和斜腿爆破缺口处的主筋只在其下侧面 先用液压破碎头间隔剥离表层混凝土后再割断,箍 筋则只在拱圈和斜腿的一个侧面沿整个爆破缺口范 围全部割断,主筋预切割后的状况如图7 所示。 万方数据 第3 0 卷第2 期 周勇,程浩伦,夏森林,等V 型钢筋混凝土结构拱桥的控制爆破拆除 图7 拱圈主筋预切割效果照片 F j g .7 1 1 1 ep r e c u te f f e c tp h o t oo ft h em a i ns l e e 】 i nt l l ea 北hr i n g 4 爆破安全及防护措施 桥梁拆除爆破的主要危害是爆破飞石、触地振 动和空气冲击波。 为尽可能减少爆破飞石、降低爆破时的空气冲 击波强度,施工中除了保证堵塞长度和堵塞质量外, 还对爆破缺口区域进行覆盖防护,即用3 层草垫、2 层纤维垫包裹防护 铁丝固定 ,并在其上部用沙袋 压实’.在爆破区域lm 处采用悬挂方式进行近体遮 挡防护;在桥梁距高层住宅一侧1 0 一1 5m 处沿桥梁 全长用双层安全网排架进行遮挡防护。防护方式如 图7 所示。 由于钢筋混凝土结构桥梁的自重较大,为避免 爆破坍塌时对被保护对象 埋地天然气管道和周围 建筑房屋物 产生破坏,在其坍塌范围内采用柔性 垫层防护减震,即在爆破缺口下方堆砌松软土埂,防 止桥梁直接坍落到地面而引起较大振动,更避免了 直接压断下穿的天然气管道。土埂长度超过箱梁或 斜腿两侧约1 2m 、宽度4 5m 、高度不小于2m , 如图8 所示。 图8 安全防护措施照片 隐8 ‰p h m o 0 fs 蜘吣t i v e 删嗍 为确定本次拆除爆破对周边居民房屋及埋地 天燃气管道安全是否构成影响,还在爆破时对房屋 管道上方进行了振动监测。 5 爆破效果 爆破后桥梁完全塌落于下面堆砌的土埂上,爆 破缺口区全部断裂,桥梁坍落后的高度约5 m ,有利 于机械清运。爆破振动的监测结果表明,民房处的 最大振动速度0 .2 8c n ∥s ,天燃气管道正上方地表 的振动速度为0 .8 7c l n /s ,未对周围建筑物、结构物 产生任何安全影响,警戒范围内未出现任何飞石,整 个爆破十分成功。见图9 。 图9 桥梁爆破效果照片 聪91 h e ‰t i I l g 抵t 灿o f 岫晡如 [ 1 ]刘弟海.钢筋混凝土拱桥的控制爆破[ J ] .爆破, 1 9 9 5 ,1 2 3 1 4 一1 6 . [ 1 ] u UD i .h a i .c 佃讪e db l a s t i 赠o f 弛i I l m 哪e dc o ∞r e t e 哦h 硒d g e [ J ] .m 陷t i I l g ,1 9 9 5 ,1 2 3 1 4 - 1 6 . i nC l l i n e ∞ [ 2 ] 邓小英,周桂松,冯辉,等.中承式钢管砼拱桥爆破 施工方案探讨[ J ] .爆破,2 0 1 2 ,2 9 1 6 5 6 8 . [ 2 ] D E N GX i a o - y i I l g ,z H O UG u i 啪n g ,F E N GH I I i ,e ta 1 .D i s . c 岫8 i ∞o fb l 秘t i n g ∞h 锄eo fs t ∞lt I l b e 姗dc o 舵r e t ea 曲 晡d g ew i mm i d 叫p p o n e d [ J ] .B l a 8 t i l l g ,2 0 1 2 ,2 9 1 6 5 6 8 . i l lC I I i n e ∞ [ 3 ] 马洪涛,孟祥栋,李远明,等.高耸钢筋混凝土桥梁实 体墩柱的拆除爆破[ J ] .爆破,2 0 1 l ,2 8 1 7 4 - 7 7 . 下转第1 5 6 页 万方数据 1 5 6爆破2 0 1 3 年6 月 4 结论 通过海上实爆试验验证,气液缓冲器应用在非 接触爆炸平台上能降低设备平台冲击加速度峰值, 具有很好的抗冲击缓冲效果,很好保护了设备使用 的安全性,满足设计要求。缓冲平台能够用于水下 爆炸试验和舰船抗冲击试验,减少在爆炸冲击作用 下对测量设备造成的损伤 由于我国非接触性水下爆炸实船实验较少以及 国外对实船爆炸方面的研究报道较少,而且舰船冲 击伤易受多种复杂因素影响等1 ,今后还有必要在 理论上更系统地做深一步的研究与探讨。 参考文献 R e f e 阳n c 髑 [ 2 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 1 ]黄建松,柯文棋,乐秀鸿,等.模拟非接触水下爆炸时 [ 4 ] 舰船人员冲击损伤的安全性评估及防护措施[ J ] .中 华航海医学与高气压医学杂志,2 0 0 5 ,1 2 3 1 3 3 .1 3 5 . H U A N GJ i 蚰一s o n g ,K EW e n - q i ,L EX i u h o n g ,e ta 1 . S i m u l a t i o nt h es h i pp e r s o n n e li m p a c td a ma | g eo fs 出t ya s - s e s s m e n ta n dp m t e c t i v em e a s u r e su n d e rn o n c o n t a c te x p l o s i o n [ J ] .c h i n e s eJ o u m a lo fN a u t i c a lM e d i c i n ea T l dH y - p e r b 捌cM e d i c i n e ,2 0 0 5 ,1 2 3 1 3 3 1 3 5 . i nC h i n e s e 郭镇明,唐嘉亨,丛望.非接触爆炸下舰船电力系统 生命力的研究方法[ J ] .船舶工程,1 9 9 6 2 3 l - 3 5 . G U 0Z h e n m i n g ,T A N GJ i a - h e n g ,C O N GW a n g .R e - s e a r c hm e t h o d so ft h es h i pp o w e rs y s t e m ’sv i t a l i t yu n d e r n o n .c o n t a 【c te x p l o s i o n [ J ] .s h i pE n g i n e e r i n g ,1 9 9 6 2 3 1 .3 5 . i nC h i n e s e 徐灏.机械设计手册5 [ M ] .北京机械工业出版 社.2 0 0 0 2 0 4 3 . 李琛,张姝红,周学滨,等.水下非接触爆炸抗冲击 缓冲平台性能研究[ J ] .爆破,2 0 1 1 ,2 8 3 8 6 - 8 9 . UC h e n ,Z H A N GS h u h o n g ,Z H O UX u e .b i n .e ta 1 .P e r . f - o 肌鲫c es t u d yo fa n “- s h o c kb u f 玷rp l a d b mo nu n d e n 忏 t e rn ∞一c o n “屺te x p l o s i o n [ J ] .B l 粕t i n g ,2 0 1 1 ,2 8 3 8 6 8 9 . i nC h i n e ∞ 上接第1 4 9 页 [ 3 ] M AH o n g - t ∞,M E N Gx i a I l g - d o n g ,uY u 锄- m i n g ,e ta 1 . E x p l o s i v ed e m o l i t i o no fh i g } le n t 畸p i l l a 璐o f 肥i n f o r c e d c o n c r e t eb r i d g e [ J ] .B l 如t i n g ,2 0 1 1 ,2 8 1 7 4 - 7 7 . i n C h i n e 舱 [ 4 ] 胡敏球,吴浩金.G 1 0 6 线人和大桥旧拱桥及旧坝拆除 施工方案[ J ] .公路与汽运,2 0 1 2 ,5 3 1 9 3 - 1 9 6 . [ 4 ] H uM i n - q i u ,w uH a 0 - j i n .,I .} I ef e m o l i t i o nd c h e 眦f o r R e n h eo l da r c hb r i d g ea n do l dd a mi nc 1 0 6 [ J ] .H i g h W a y s A u t o m “v eA p p l i c a t i o m ,2 0 1 2 ,5 3 1 9 3 1 9 6 . i nC h i n e s e [ 5 ]谢顺龙,施祖新.钢筋砼双曲拱桥的控制爆破拆除 [ J ] .爆破,2 0 0 1 ,1 8 4 5 7 - 5 9 . 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[ 8 ] C H E N GK a n g ,s u NY a - f e i .B l 越t i n gd e m o l i t i o no f 他i n . f o r c e dc 叩c r e t ed o u b l e .c u r v a m 陀a r c hb r i d g eu n d e rc o m . [ 9 ] [ 9 ] [ 1 0 ] [ 1 0 ] [ 1 1 ] [ 1 2 ] [ 1 2 ] [ 1 3 ] [ 1 3 ] p L e xs u 肿u n d i n g s [ J ] .B l a s t i n g ,2 0 0 8 ,2 5 3 7 l - 7 3 . i nC h i n e s e 谢兴博,崔允武.2 2 8 m 钢筋混凝土双曲拱桥的控制爆 破拆除[ J ] .工程爆破,1 9 9 7 ,3 4 4 8 - 5 0 . x J EX i n g - b o ,C U IY u n 删.D e m o I i t i o nb l 舾t i l l go f2 8 8m 肥i n f o r c e dc o n c r e t eh y p e r b o l i ca r c hb l d e g e [ J ] .E n 舀n e e r - i n gB l 髓t i n g ,1 9 9 7 ,3 4 4 8 .5 0 . i nC h i n e s e 王守伟,唐家明.大直径中深孔在桥梁爆破中的应用 探讨[ J ] .爆破,2 0 l l ,2 8 1 8 9 - 9 1 . 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