超高薄壁桥墩爆破拆除.pdf

第3 0 卷第1 期爆破 V o l 3 0N o 1 2 0 1 3 年3 月 B L A S T I N G M a r ．2 0 1 3 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 3 ．0 1 ．0 2 0 超高薄壁桥墩爆破拆除 李本平，金正勇 第二炮兵指挥学院工程系，武汉4 3 0 0 1 2 摘要介绍了复杂环境条件下钢筋混凝土超高薄壁桥墩爆破拆除的实例。对原地坍塌、折叠爆破和定向 倒塌三种爆破方案进行了分析、比较。爆破方案的确定应在认真分析其结构特点的基础上，根据现场实际情 况，结合质量、工期及特殊要求综合确定。对于超高薄壁筒体结构，可采用分次爆破的方式，在保证结构安全 的情况下。预先爆破倒塌方向的墙体，降低其整体刚度，确保顺利倒塌。 关键词超高建筑；薄壁结构；桥墩；爆破拆除 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 3 0 1 0 0 8 6 一0 4 E x p l o s i v eD e m o l i t i o no fU l t r a h i g ha n dT h i nS h e l l e dP i e rB u i l d i n g L ／B e n - p i n g ，J I NZ h e n g y o 粥 D e p a r t m e n to fE n g i n e e r i n g ，T h eS e c o n dA r t i l l e r yC o m m a n dC o l l e g e ，W u h a n4 3 0 0 12 ，C h i n a A b s t r a c t Ap r a c t i c a le x p l o s i v ed e m o l i t i o no fu l t r a h i g ha n dt h i n s h e l l e dp i e rs t r u c t u r ew i t hr e i n f o r c e dc o n c r e t ei n c o m p l e xe n v i r o n m e n tW a Si n t r o d u c e d ．T h r e eb l a s t i n gs c h e m e s ，s u c ha sv e r t i c a lc o l l a p s eb l a s t i n g ，f o l d i n gb l a s t i n g a n dd i r e c t i o n a lb l a s t i n g ，w e r ea n a l y z e da n dc o m p a r e d ．T h ep i e rs t r u c t u r ef e a t u r es h o u l db eh i g h l yc o n s i d e r e dt od e t e r m i n et h es c h e m e ，c o m b i n e dw i t hq u a l i t y ，p r o j e c td u r a t i o na n ds o m eo t h e rs p e c i a lr e q u i r e m e n t s ．T h em e t h o do f m u l t i p l eb l a s t i n gf o ru l t r a h i g ha n dt h i n - s h e l l e dt u b u l a rs t r u c t u r e ，b yr e d u c i n gt h eo v e r a l lr i g i d i t ya n dp r e l i m i n a r yd e - m o l i s h i n gt h ew a l l si nt h ed u m p i n gd i r e c t i o n ，c a l lk e e pt h ec o l l a p s er i g h tu n d e rs a f es t r u c t u r ec o n d i t i o n ． K e yw o r d s u l t r a h i g h ；t h i ns h e l l e d ；p i e r ；e x p l o s i v ed e m o l i t i o n 1工程概况 1 ．1 周边环境 拟拆桥墩隶属宜巴高速高岚河大桥，由于质量 原因，难以满足垂直度的要求，决定实施爆破拆除后 原址重建。该桥墩地处沟谷，前方为陡直山体，坡度 约为8 0 0 。后面为临近桥墩 右4 号墩 ，相距4 0m 。 南面1 5m 处为左5 号墩，其间，有一施工塔吊，距拟 拆桥墩 右5 号墩 仅4 ．5m ，属重点保护对象。右 面 北向 较为开阔空旷，爆破环境详见图1 。现场 收稿日期2 0 1 2 1 2 一1 4 作者简介李本平 1 9 6 7 一 ，男，解放军第二炮兵指挥学院工程系副 教授、博士，主要从事防护工程研究， E m a i l b e n p i n l 6 8 y a h o o ．c n o 施工材料堆放密集，施工装备较多，爆破环境颇为 复杂。 1 ．2 工程结构 拟拆桥墩为钢筋混凝土结构，高约5 0m 。该桥 墩呈矩形，为典型超高薄壁结构。桥墩外围长 6 ．5m ，宽3 ．0m ，内空长5 ．5m ，宽2 ．0m ，四周的承 重壁则均为钢筋混凝土结构，壁厚0 ．5m 。四周钢 筋直径咖2 8m m ，钢筋间距1 0c m ，四角为槽钢制作 的钢筋网骨架。桥墩结构详见图2 。 2 爆破方案与参数 2 ．1 爆破方案 类似高耸结构一般可考虑以下3 种倒塌方式 原地坍塌、折叠爆破和定向倒塌。若采用原地坍塌， 万方数据 第3 0 卷第1 期李本平，金正勇超高薄壁桥墩爆破拆除 钻孔数目巨大，工程量和施工难度很大，而且无法保 证工期要求。若采用折叠爆破，由于环境限制，无法 保证左侧塔吊安全。而且由于桥墩基础要继续利 用，折叠爆破对桥墩基础的安全也构成威胁。根据 现场实际情况和工期要求，结合类似工程施工经 验J ，采用定向倒塌最为适宜。北面场地开阔空 旷，为保证桥墩倒塌对基础不造成损坏，控制后坐对 塔吊的影响，设计从桥墩2 ．5m 高处往上切口，向北 面方向倒塌。 倒向 图1 爆破环境示意图 单位m F i g ．1B l a s t i n ge n v i o n m e n ts c h e m e u n i t m 图2 桥墩结构照片 F i g ．2 P i e rs t r u c t u r ep i c t u r e 2 ．2 爆破参数 2 ．2 ．1 爆破切口 东西两面爆破切口区断面形状为梯形，其切口 底部相对标高为桥墩基础以上2 ．5n l 。 爆破切口高度按下式确定‘2 ．3 ] 日≥ 2 ～8 6 式中，艿为结构厚度，0 ．5 ／1 1 。取H 6x0 ．5 3m 。 梯形切口底边长度取L 6 ．0m ，短边高度 0 ．9m 。桥墩北面切E l 为矩形，边长为3m 。如图3 所示。 图3爆破切口示意图 单位m F i g ．3B l a s t i n gc u ts c h e m e l u n i t m ． 2 ．2 ．2 预处理 在保证桥墩结构绝对稳定的前提下，为了改变 爆体的受力状态，获得比较理想的爆破效果，减少钻 孔工作量，实现桥墩的顺利倒塌，在爆破施工前对桥 墩的结构进行预处理。 桥墩北面墙体预拆除范围为底宽3m 、高1 ．0m 的矩形，割断壁面全部钢筋和四角槽钢，利于爆渣 抛掷。 2 ．2 ．3炮孔参数 。 采用梅花形布孔方式，底排距桥墩基础顶 面2 ．5m 。 炮孔直径d 4 0m m 。 钻孑L 深度h 0 ．8 ～0 ．9 6 ，h 0 ．8 0 ．5 0 ．4m 。 孔距口 0 ．3m ，排距b 0 ．3m 。 最小抵抗线W 0 ．3m 。 ， 单孔装药量q 后彤∞ 1 8 0 0 0 ．3 0 ．3 O ．5 8 1g o 取q 1 0 0 g 。 I 、 【 ／ 万方数据 爆破 2 0 1 3 年3 月 采用孔底集中装药结构，用炮泥密实满填方式 进行填塞。 2 ．2 ．4 起爆网路 采用非电微差起爆网路分段起爆，簇联连接 俗称一把抓 。桥墩北面先行起爆，如图4 所示。桥 墩东西两面共2 4 0 个炮孔，分别采用M S 5 、M S 7 、 M S l1 、M S l 3 延期起爆，单段起爆药量6k g 。见图4 。 图4桥墩北面爆破后照片 F i g ．4 P i e rn o r t hs i d ep i c t u r ea f t e rb l a s t i n g 3 爆破安全控制 3 ．1 爆破振动校核 距爆区中心最近的是左5 号墩，相距1 5m ，需重 点保护。只要该设施安全，其它建筑物将不受任何影 响。参照国家爆破安全规程G B 6 7 2 2 - - 2 0 0 3 ，钢筋混 凝土结构爆破振动允许速度取％全 5c m ／s 。按设 计单段起爆最大装药量6 ．0k g 进行校核H ’5J 。 、， Q 安全 R 3 半 3 几 式中％全为质点允许振动速度，5c m ／s ；R 为从测 点到爆破中心最小距离，1 5m ；K 为与爆破场地条件 有关的系数，5 0 ；0 [ 为与地质条件有关系数，1 ．5 ； Q 安今为分段齐爆允许的安全装药量，k g 。 经计算，Q 始 3 3 ．7 5k g 。设计单段起爆最大装 药量远小于该值，只要按爆破设计方案实施，爆破振 动不会对左5 号墩和附近设施造成危害，可以保证 爆破区域周围建筑物绝对安全。 3 ．2 飞石控制措施 采用3 层材料覆盖，严防飞石。首先用柔性钢丝 包裹，搭接长度不小于5 0c m ；然后就近取材，利用 工地竹跳板进行围挡。最外层用密目网包裹，挡住细 石，如图5 所示。 4 爆破效果 起爆后，桥墩东西两面形成梯形缺口，与北面缺 ’ E l 贯通，巨型墩体在重力作用下失去平衡，向预定方 向倾斜，约2s 后，整体轰然倒地。由于桥墩配筋较 多，整体刚度大，触地后保持完整。桥墩倒塌没有触 碰撞击基础，塔吊、邻近桥墩等设施完好无损。由于 防护措施严密，没有出现个别飞石，完全达到了预期 的爆破设计要求和目的。如图6 所示。 图5 飞石控制措施照片 F i g ．5F l y r o c k sc o n t r o lm e a s u r e sp i c t u r e 搿域 图6 爆破效果照片 F i g ．6B l a s t i n ge f f e c t sp i c t u r e 5 几点体会 通过对本次爆破施工分析总结，有以下2 点体 会供参考 1 对于在复杂周边环境下的高耸结构的拆除 爆破，要在认真分析其结构特点的基础上，根据现场 实际情况，通过方案优化比选而得出最佳爆破方案。 2 对于超高薄壁筒体结构，可采用分次爆破 的方式，在保证结构安全的情况下，预先爆破倒塌方 万方数据 第3 0 卷第1 期李本平，金正勇超高薄壁桥墩爆破拆除 8 9 上接第8 1 页 5 爆破效果分析 起爆后大楼缓慢倾倒，历时5 s 后全部落地。 1 ～3 层爆碎，3 层以上摔碎，减震墙被挤压，大楼前 1 0m 处水泥地面出现小裂缝，防护墙上有少量飞 石，爆尘不大，几分钟后恢复正常，爆破对附近建筑 及居民没有产生负面影响。爆破现场效果图 如图4 。 蚓4 爆破效果I 剖 F i g ．4B l a s t i n ge f f e c t 爆破倒塌过程中飞石在控制范围内，没有对停 车场造成影响，充分说明采用折叠爆破是成功的，为 复杂环境城市爆破提供了一个借鉴的例子。在对爆 破立柱进行防护时，考虑到城市爆破的特点和对周 边环境的影响，没有采用传统的竹排，而是采用废旧 被褥防护，然后往上面浇水来降低灰尘。这点可以 作为城市拆除爆破的一个经验来借鉴。 [ 1 ] 房泽法．控制爆破[ M ] ．武汉武汉理工大学出版 社。2 0 0 8 ． [ 2 ] 贾永胜，谢先启，罗启军，等．6 层砖混结构楼房折叠爆 破拆除[ J ] ．爆破，2 0 0 9 ，2 6 1 7 2 - 7 4 ． [ 2 ] J I AY o n g - s h e n g ，X I EX i a n q i ，L U OQ i - j u n ，c ta 1 ．E x p l o - s i v e ，d e m o h t i o no f 6 - f l o o rb r i c k - c o n c r e t eb u i l d i n gb yu n d i r e c t i o n a lf o l d e dc o l l a p s em e t h o d [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 0 9 ， 2 6 1 7 2 - 7 4 ． i nC h i n e s e ． [ 3 ] 王玉杰．爆破工程[ M ] ．武汉武汉理工大学出版 社，2 0 0 7 ． [ 4 ] 刘昌邦，王洪刚，贾永胜，等．8 层砖混结构楼房的逐段 坍塌爆破拆除[ J ] ．爆破，2 0 1 1 ，2 8 4 6 6 - 6 8 ． [ 4 ] L I UB a n g c h a n g ，W A N GH o n g g a n g ，J L AY o n g s h e n g ，e t a 1 ．E x p l o s i v ed e m o l i t i o no f8 f l o o rb r i c k c o n c r e t eb u i l d i n g b ys p a n - b y - s p a nc o U a p s e [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 1 ，2 8 4 6 6 6 8 ． i nC h i n e s e [ 5 ] 汪旭光．爆破手册[ M ] ．北京北京冶金工业出版 社，2 0 1 0 ． [ 6 ] 周家汉．爆破拆除塌落振动速度计算公式的讨论[ J ] ． 工程爆破，2 0 0 9 ，1 5 1 1 - 3 [ 6 ] Z H O UJ i a h a n ．D i s c u s s i o no nc a l c u l a t i o nf o r m u l ao fc o l - l a p s i n gv i b r a t i o nv e l o c i t yc a u s e db yb l a s t i n gd e m o h t i o n [ J ] ．E n g i n e e r i n gB l a s t i n g ，2 0 0 9 ，1 5 1 1 - 3 ． i nC h i - n e s e ． 万方数据