城市高架桥桥墩爆破飞石控制实验研究.pdf

第2 9 卷第3 期 爆破 V 0 1 ．2 9N o ．3 2 0 1 2 年9 月B L A S T I N G S e p ．2 0 1 2 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 2 ．0 3 ．0 3 0 城市高架桥桥墩爆破飞石控制实验研究 秦军1 ，休／, 釜年2 ，董超3 ，王忠会4 ，李兴华2 1 ．解放军7 5 7 3 3 部队，广州5 1 0 8 0 0 ；2 ．解放军理工大学工程兵工程学院，南京2 1 0 0 0 7 ； 3 ．总装- 1 - 兵局驻重庆地区军代室，重庆4 0 0 0 1 0 ；4 ．河海大学商学院，南京2 1 1 1 0 0 摘要为了防止城市高架桥爆破拆除时飞石对周围建筑物的影响，进行了桥墩爆破飞石控制实验研究。 实验研究了多层性能防护材料的不同排列顺序对飞石的控制效果影响。结果表明采取合理的防护材料和正 确的顺序能有效地阻止爆破飞石的危害，减少对周边环境的影响。实验结果可用于城市高架桥爆破拆除时 的飞石控制。 关键词拆除爆破；复杂环境；爆破飞石； 防护措施 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 2 0 3 0 1 2 3 0 4 E x p e r i m e n t a lS t u d yo fC o n t r o l l i n gF l y r o c kP r o d u c e db y E x p l o s i v eD e m o l i s h i n gP i e ro fU r b a nV i a d u c t Q ，ⅣJ u n l ，X UQ 蝴伽2 ，D O N GC h a 0 3 ，W A N GZ h o n g h u i 4 ，L IX i n g h u a 2 1 ．U n i t7 5 7 3 3o fP L A ，G u a n g z h o u5 1 0 8 0 0 ，C h i n a ； 2 ．E n g i n e e r i n gC o l l e g e o fE n g i n e e rC o r p s ，P L AU n i vo fS c i T e c h ，N a n j i n g2 1 0 0 0 7 ，C h i n a ； 3 ．E n g i n e e rM i l i t a r yR e p r e s e n t a t i v eO f f i c eo ft h eG e n e r a lA r m a m e n t s D e p a r t m e n ti nC h o n g q i n gA r e a ，C h o n g q i n g4 0 0 0 1 0 ，C h i n a ； 4 ．B u s i n e s sS c h o o l ，H e h a iU n i v e r s i t y ，N a n j i n g2 111 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h ee x p e r i m e n to fc o n t r o H i n gb l a s t i n gf l y r o e kW a sc a r r i e do u ti no r d e rt or e d u c et h ei n f l u e n c eo fb l a s t f l y r o c ko ns u r r o u n d i n gb u i l d i n gw h e nt h eu r b a nv i a d u c tW a sd e m o l i s h e d ．T h ee f f e c to fm u l f i l a y e rm a t e r i a l sa x r a n g e di n d i f f e r e n to r d e r so nf l y r o c kp r o t e c t i o nw a ss t u d i e di nt h ee x p e r i m e n t ．R e s u l t ss h o wt h a tt h ef l y r o c kW a sp r e v e n t e db yU - s i n gr e a s o n a b l ep r o t e c t i v em a t e r i a l sa n dr i g h to r d e r ，a n dt h eh a r mt ot h es u r r o u n d i n g sW a sd e c r e a s e dg r e a t l y ，w h i c h p r o v i d e sv a l u a b l er e f e r e n c e sf o rc o n t r o U i n gf l y r o c ki nb l a s t i n gd e m o l i t i o no fu r b a nv i a d u c t ． K e yw o r d s e x p l o s i v ed e m o l i t i o n ；c o m p l i c a t e de n v i r o n m e n t ；b l a s tf l y r o c k ；p r o t e c t i v em e a s u r e s 城市高架桥所处环境复杂，爆破拆除时产生的 飞石会严重影响临近建筑物的安全，故采用切实有 效的安全防护措施以减少飞石的危害有着重要的意 义⋯。侯茂武对利用控制爆破技术拆除桥墩提供 了参考∞] 。谭卫华和焦金锋在理论上分析了城市 拆除爆破中飞石的产生原因，提出了预防飞石的有 收稿日期2 0 1 2 0 6 一1 4 作者简介秦军 1 9 8 3 一 ，男，山东日照人，助理工程师，从事拆除 爆破研究， E m a i l l u o y u w u s h e n g l 3 1 4 ．s t u d e n t s i n a ．c o r n 。 效措施口’4 ] 。刘振翼提出了利用橡胶防护毯对爆破 飞石进行防护D 。。 以南京某高架桥爆破拆除为背景，进行了桥墩 爆破实验研究，实验主要检验不同防护方式对爆破 飞石的控制效果。结果显示实验中所采用的防护措 施能有效阻止飞石的危害，可为城市高架桥爆破拆 除时的飞石控制提供参考。 万方数据 爆破2 0 1 2 年9 月 1 实验概况 浇筑4 个钢筋混凝土桥墩，编号分别为1 。，2 4 ， 3 。，4 ’，桥墩高度H 1 2 3 3 ．9m ，峨 2 ．5m ，桥墩直 径西均为1 ．5m ，桥墩竖筋为咖2 8m m 螺纹钢，间距 为1 0c m ，箍筋为咖1 2m m 螺纹钢，间距为2 0C I l l ，混 凝土标号为C 4 0 。爆破时采用2 号岩石硝铵炸药。 现场简图如图1 所示。 图1 现场简图 单位m F i g ．1D i a g r a mo fs i t e u n i t m 2 爆破参数 2 ．1 炮孔布置 炮孔分边沿孔和中间孔，采用垂直孔，梅花形布 置，孔间距为4 5c m ，排间距为3 5c m 。炮孔布置示 意图如图2 。 翠 图2 炮孔布置不意图 单位c m i g ．2 T h es c h e m a t i cd i a g r a mo fb l a s th o l el a y o u t u n i t c m 2 ．2 主要爆破参数 1 孔径和孔深因采用的是西4 0m i n 直径的钻 头，则炮孔直径为4 0m m 。据断面尺寸及爆破体的爆 破要求，中间孔深为1 1 0c m ，边沿孔深为9 0c m 。 2 最小抵抗线由于桥墩材质是加密型钢筋 混凝土，最小抵抗线的最佳值在3 0 ～5 0c m 之间，根 据被爆体的结构尺寸，采用最小抵抗线为3 5c m ，单 墩炮孔总数n 为1 0 个。 3 炸药单耗q 值正式实验前，对4 4 桥墩进行 了药量摸索实验，根据专家讨论会的建议，炸药单耗 由方案中的0 ．6k g ／m 3 提高到1 ．0k g ／m 3 左右，第2 轮实验炸药单耗取1 ，4k g ／m 3 。 4 单孔装药量根据总装药量公式Q q V ， Q 1 8k g 则单孔药量为Q ／n 0 ．4 5k g ，依据炮孔的 布置作适当调整，如表1 所示。 表1 爆破参数 T a b l e1 T h eb l a s t i n gp a r a m e t e r s 5 装药结构及填塞中间孔采用密集装药，边 沿孔采用间隔装药 分3 段 ，导爆索连接。孔口填塞 选用摩擦系数大、密度大的材料做炮泥，孔口填塞要 求严密，填塞深度为4 5c m ，边沿孔装药间隔不填塞。 6 起爆网路实验分2 次进行，第1 轮实验爆破 4 4 桥墩，第2 轮实验爆破l 。、2 气、3 ’号桥墩，爆破顺序为 1 ”、2 8 、3 。，采用半秒2 段导爆雷管延期接力起爆。 3防护措施 城市高架桥爆破拆除飞石主要是在梁、柱爆炸 时产生的MJ 。实验主要是对桥墩柱体实施防护，防 止飞石的危害。 1 1 4 桥墩的防护桥墩近体部分采用2 层土工 布加1 层钢丝网，外面加1 层土工布1 层钢丝网，远 体部分在距桥墩6 0c m 防护架，里面两层竹笆，外面 1 层竹笆，竹笆外面再搭设1 层绿网 见图3 。 2 2 ”、3 ”、4 ’桥墩的防护桥墩近体部分采用2 层草垫加1 层钢丝网，远体部分在距桥墩6 0c m 防 护架，里面2 层竹笆，外面l 层竹笆，竹笆外面再搭 设l 层绿网 见图4 ，各桥墩的防护剖面图见图5 。 4 实验结果及分析 实验分2 轮进行，第1 轮对4 8 墩进行了摸索试 验，第2 轮爆破l ”、2 ”、3 8 桥墩。实验结果及实验现 象如表2 所示，爆破效果如图6 、图7 所示。 实验分析如下 1 2 轮实验的比较 根据实验结果分析，第1 轮试验采用1 ．0k g ／m 3 单耗的大块率比较高，而且混凝土几乎没有抛掷，不 利于桥面的顺利倒塌，而第2 轮实验采取1 ．4k g ／m 3 单耗 3 。桥墩1 ．6k g ／m 3 效果明显改善。 万方数据 第2 9 卷第3 期秦军，徐全军，董超，等．城市高架桥桥墩爆破飞石控制实验研究 【纠3 F i g ．3 ‘F 1 wpr I P I 4 桥墩的防护 、r PH I P “吼I f 中so t 、p i e r l 9 l 刳42 4 、3 “、44 桥墩的防护 F i g ．4r I p r 0 ㈣l i 、t 、I l l e a S [ 1 l ’t 、⋯f 小r 24 、34 、4 4 a l 惭墩的防护 b 2 。、3 ’、4 惭墩的防护 图5 各桥墩防护剖面图 单位m F i g ．5 T h ep r o f i l eo fp r o t e c t i v em e s g u l - i 皓o fp i e r u n i t m 表2 实验结果及实验现象 T a b l e2T h ep h e n o m e n o na n dr e s u l to f 唰币H 血腿毗 a 采用土工布作为覆盖物 b 采用滤网作为覆盖物 的防护效果的防护效果 。 图6 不同防护措施效果图 F i g ．6 T h er e s u l to fd i f f e r e n tp r o t e c t i v e1 1 1 0 M I g U I 陀S 由此可知，桥墩爆破的单耗至少应为1 ．6k s ／m 。 由爆破后的桥墩照片可以看出，由于爆破后桥墩两端 保持完整，因此真实地模拟桥墩的两端约束的爆破工 况。但由于条件限制，试验没有模拟实际桥墩的受力 情况，但从力学的角度可以看出，桥梁传递到桥墩的力 是静力，而爆炸所产生力是动力。桥墩所受的静力是 使桥墩处于弹性的变形范围之内，而爆炸所产生的作 用力使得桥墩结构产生了巨大的破坏。因此桥墩的爆 破可以认为桥梁的载荷对爆破效果的影响是次要的， 万方数据 爆破2 0 1 2 年9 月 借鉴以往的爆破经验，可以适当地增加爆破单耗来解 决，因此本次试验尽管没有模拟桥梁的荷载，但试验的 结果同样可以用在城市高架桥的爆破中。 2 2 种防护方式的比较 根据实验结果显示，在同等装药的情况下，1 ’桥 墩的土工布在飞石的作用下变形很大而不破，因此 在很大的程度上阻止了飞石的飞散，最远飞石在 1 0m 。2 。、3 。、4 桥墩的防护方式最远飞石在7m 以 内。第2 种防护方式效果较好。 ‘桥墩 b 2 ‘桥墩 c 3 1 桥墩 d 4 ‘桥墩 图7 撤除防护爆破效果图 F i g ．7 T h eb l a s t i n gr e s u l to fr e m o v i n gp r o t e c t i v em e a s u r e s 5 结语 通过本次实验过程，得出以下几点结论 1 桥墩爆破的单耗至少应为1 ．6k g ／m 3 ，试验 的结果可以用于高架桥的爆破施工。 2 近体防护与间接防护相结合是比较好一种 防护方式。在防护的过程中间接防护的效果跟距离 有很大关系，所以应当在条件允许的情况下，适当增 大间接防护的距离。同时还应注意，要尽量给装药、 填塞施工留够足够的空间。 3 用土工布作为外层防护有利于飞石的防 护，近体防护采用钢丝网，不利于混凝土出笼，应将 其设置在外层。因此高架桥爆破的防护方式为直 接防护为先2 层草袋、后2 层竹笆，间接防护为内2 层竹笆、外1 层竹笆外面再用I 层钢丝网。 4 实验结果显示炮孔方向的抛掷相对比较严 重，所以在桥梁爆破防护过程中，可以适当加大对炮 孑L 方向的防护，将会增强防护效果。 [ 1 ] 汪旭光，于亚伦．拆除爆破理论与工程实例[ M ] ．北 京人民交通出版社，2 0 0 8 ． [ 2 ] 侯茂武，刘春生，张科军，等．采用控制爆破技术拆除 某桥墩部分钢筋混凝土[ J ] ．工程爆破，2 0 0 7 ，2 7 4 6 9 - 7 1 ． H O UM a o w u ，L I UC h u n - s h e n g 。Z H A N GK e ．j u n ，e ta 1 ． R e m o v a lo fs o m eo ft h ec o n c r e t ef r o map i e rb yc o n t r o n i n g b l a s t i n gd e m o h f 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 7 ， 2 7 4 。6 9 - 7 1 ． i nC h i n e s e 谭卫华，林临勇，庄建康．拆除爆破的飞石防护[ J ] ．爆 破，2 0 1 0 ，2 7 2 1 0 3 1 0 5 ． T A NW e i - h u a 。L I NL i n - y o n g ，Z H U A N GJ i a n k a n g ．P r o t e c t i o n o ff l yr o c ki ne x p l o s i v e d e m o l i t i o n [ J ] ．B l a s t i n g ， 2 0 1 0 ，2 7 2 1 0 3 1 0 5 ． i nC h i n e s e 焦金锋，李少红，王刚．拆除爆破飞石产生的原因与 防护研究【J ] ．西部探矿工程，2 0 0 9 4 1 9 0 - 1 9 2 ． J I A OJ i n - f e n g ，L IS h a o h o n g ，W A N GG a n g ．R e s e a r c ho n t h ec a u s ea n dp r o t e c t i o no ff l yr o c ki nb l a s t i n gd e m o l i t i o n [ J ] ．W e s t C h i n aE x p l o r a t i o nE n g i n e e r i n g ，2 0 0 9 4 1 9 0 - 1 9 2 ． i nC h i n e s e 刘振翼．橡胶防护毯对爆破飞石防护性能研究[ J ] ．城 市道桥与防洪，2 0 1 1 6 2 5 0 - 2 5 4 ． L I UZ h e n - y i ．S t u d yo np r o t e c t i o np e f f o m m n c eo fr u b b e rp r o - t e c t i o nc a r p e tf o rb l a s t i n gf l y r o c k [ J ] ．U r b a nR o a d sB r i d g e s ＆F l o o dC o n t r o l ，2 0 1 1 6 2 5 0 - 2 5 4 ． i nC h i n e s e 卢史林，陈焕波．广州体育馆爆破拆除的飞石控制措 施[ J ] ．爆破，2 0 0 2 ，1 9 3 4 9 - 5 0 ． L US h i l i n ．C H E NH u a n b o ．M e a s u r e so fc o n t r o l l i n gf l y r o c k si nb l a s t i n gd e m o l i t i o no ft h eG u a n g z h o ug y n m a s i u m [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 0 2 ，1 9 3 4 9 - 5 0 ． i nC h i n e s e 纠 钉 纠 钔 钔 副 钉 础 叫 r l - r L r L r L r L r L r L r L r L 万方数据