复杂环境下钢筋混凝土梁式桥爆破拆除.pdf

第2 9 卷第2 期 2 0 1 2 年6 月 爆破 B L A S T I N G V 0 1 ．2 9N o ．2 J u n ．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 2 ．0 2 2 复杂环境下钢筋混凝土梁式桥爆破拆除 李本平，彭少培，刘聪 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粱式桥爆破拆除的实例。对整体定向倒塌和分段原地坍塌 2 种爆破方案进行了详细分析、比较。采用的分段原地坍塌方案不需要爆破预处理立柱周围桥墩，相对整体 定向倒塌方案工期缩短。最为关键的是大桥各跨在倒塌下落过程中。由于碰撞立柱下的桥墩而受阻挡，不 仅坍塌触地震动相对整体定向例塌方案要大幅减小。对排灌站安全有保障，而且，桥体解体更为充分，便于机 械二次破碎。另外，所采取的柔性钢丝网、稻草、彩条布等多层材料覆盖的防护措施，简便易行，十分经济。 关键词桥梁拆除爆破；粱式桥；定向倒塌；原地坍塌；触地震动 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 2 0 0 8 4 0 3 B l a s t i n gD e m o l i t i o nB l a s to fR e i n f o r c e dC o n c r e t e B e a mB r i d g ei nC o m p l e xE n v i r o n m e n t ／2B e n - p i n g ，P E N GS h a o - p e i ，L I Uc 口昭 E n g i n e e r i n gD e p a r t m e n to fT 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 1 2 ，C h i n a A b s t r a c t T h ep r a c t i c a lb l a s t i n gd e m o l i t i o nb l a s to fr e i n f o T c e dc o n c r e t eb e a mb r i d g ei nc o m p l e xe n v i r o n m e n tw a s i n t r o d u c e d ．S o p h i s t i c a t e da n a l y s i sa n dC O I T l p 目t r i o nw e r ee a m a do nb e t w e e nt w oe x p l o d i n gS c h e m ∞．n a m e l yw h o l e d i - r e c t i o n a lc o f l a p s ea n ds e c t i o n a lI n p l a c ec o l l a p s e ．C o m p a r e dw i t ht h ew h o l ed i r e c t i o n a lc o U a p s cs c h e m e 。t h ea d o p t i o n o fs e c t i o n a lI n p l a c ec o l l a p s e ∽h e m en e e d n ’t Oh a n d l e 陆d g ep i e r sa r o u n dt h ec o l u m n s ，a n ds h a r t e nt h ep m j e c l t i m e ．A h o l t ea 1 1 ．d u et ot h eo b s t r u c t i o nc a I l s e db yt h ec o l l i s i o nw i t hp i e r su n d e rc o l u m n si nt h ee a l l a p s i n ga n df a l l i n g p r o c e s s ．∞m p a r ；e dw i t ht h eW h o l ed i r e c t i o n a lo 雠，e a c hb r i d g es p a l l _ w i l ln o tO r L l yr e d u c et h et o u c h d o w nv i b r a t i o n g r e a t l yf o rt h es e c u r i t yo ft h ep u m p i n gs t a t i o n 。b u tt h ed i s i n t e g r a t i o ni sm o r es u f f i c i e n t ，c o n v e n i e n tf o rs e c o n 岫m e - e h a n i c a ld i s r u p t i o n ∞w e l l ．I na d d i t i o n ．i 1 5s i m p l ea n da f f o r d a b l ef o rt h e Ⅱy i n gr o c k sp r o t e c t i v em e a s u r eo fb e i n gC O V e r e db ym u l t i I a y e no fm a t e r i a l ss u c h ∞f l e x i b l es t e e lm e s h ，s t r a wa n dc o l o ro ft h ec l o t h ． K e yw o r d s b l a s t i n gd e m o l i t i o no f b r i d g e ；b e a mb r i d g e ；d i r e c t i o n a lc o l l a p s e ；I n p l a c ec o l l a p s e ；t o u c h d o w nv i b r a t i o n 1 工程概况 1 ．1 周边环境 拟拆除大桥位于湖北省鄂州市樊口区，紧邻樊 口排灌站。由于该桥主梁断裂已成危桥，不能满足 收稿日期2 0 1 1 0 9 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 ．㈣o 通行要求。为了确保安全，拟拆除该桥并原址新建。 大桥桥面面积约2 0 0 0m 2 ，大桥东西稍偏，北距樊口 排灌站6 层泵房7 5m ，需重点保护；西面桥头北侧为 樊口排灌站办公大楼，距离爆破中心较远；东面桥头 南侧为3 层民房；南侧为排灌河道，爆破环境详见 图l 。现场过往行人、车辆密集，爆破环境颇为复杂。 1 ．2 工程结构 拟拆除大桥为钢筋混凝土梁式桥，桥面8 跨，每 跨长2 0m ，总长1 6 0m ，桥面宽度1 2 ．5m ，为深槽肋 万方数据 第2 9 卷第2 期李本平，彭少培，刘聪复杂环境下钢筋混凝土梁式桥爆破拆除 板预制桥面，肋厚2 0c m ，肋高1m 。主梁为7 根钢 筋混凝土矩形梁，梁长1 lm 、高1 ．5m 、宽1 ．1m 。 水中桥墩5 个，为钢筋混凝土矩形墩，墩长9m ，墩 宽2m ，墩高6m 。每个桥墩上有立柱2 根。另外， 两岸边坡各有1 对立柱，直接人岩。立柱共计1 4 根， 均为钢筋混凝土圆形柱，柱直径1 ．1m ，桥墩上立柱高 1 2m ，岸坡上立柱高4m 。桥梁结构详见图2 。 图1 爆破环境示意图 单位m F i g ．1D i a g r a mo fb l a s t i n ge n v i r o n m e n t u n i t m 图2 樊口排灌闸桥梁结构照片 F i g ．2 P h o t oo fF a n k o ui r r i g a t i o nb r a k eb r i d g es t r u c t u r a l 2 爆破方案与参数 2 ．1 爆破方案 ．1 整体定向倒塌方案 该方案的思路是大桥中间5 跨整体向上游方向 定向倒塌，可按以下步骤进行 1 沿桥墩顶面垂直 钻孔3m 深，爆破预处理立柱周围桥墩； 2 预处理 桥面各跨连接件； 3 立柱爆破，保证下游立柱炸高 3m ，上游炸高5m ； 4 梁柱二次解体。 此方案的特点是预处理工作量大，需要工期长。 爆破施工前，因修筑围堰、抽水施工，坚硬岩石河床外 露，大桥整体定向倒塌触地，势必带来很大的触地震 动⋯，对I l 缶近需保护的排灌站构成较大威胁。 2 分段原地坍塌方案 该方案的思路是从大桥中心开始，依次往两岸 对称分段爆破，大桥各跨分4 次依次原地坍塌。 该方案特点是不需要爆破预处理立柱周围桥 墩，相对整体定向倒塌方案工期缩短。采用分段装 药，齐爆药量小，爆破震动和冲击波相对要小一些。 最为关键的是大桥各跨在倒塌下落过程中，先碰撞 立柱下的桥墩，然后再继续下落触地。这样，由于大 桥不是整体触地，加之桥墩的干扰，坍塌触地震动相 对整体定向倒塌方案要大幅减小，对排灌站安全有 保障。同时，用机械实施二次破碎难度也要小一些。 经过以上几个方面的分析比较，根据现场实际 情况和工期要求，结合类似工程施工经验【2 1 ，决定 选用分段原地坍塌方案。 2 ．2 爆破参数 1 炮孑L 布置 自立柱底面 即桥墩顶面 向上4m 范围内布 置炮孑L ，即炸高4m 。炮孔中心偏离立柱中心5c m ， 梅花型布置，钻孔形式为水平钻孔，最上面一排向上 倾斜钻孔，如图3 所示。 图3 立柱炮孔布置示意图 F i g ．3 D i a g r a mo fp i e rb o r e h o l e sl a y o u t 立柱底部用风镐剥除表面混凝土，使立柱受力 筋裸露，并用氧气割断部分钢筋。 2 药量计算 炮孔直径d 4 0m m 。 钻孔深度h 0 ．8 ～0 ．9 D ，D 为立柱直径， 1 ．1m 。h 0 ．8X 1 ．1 0 ．8 8m ，取h 9 0c m 。 最小抵抗线W D ／2 0 ．5 5n l 。 钻孔间距口 0 ．8 W 0 ．8X 0 ．5 5 0 ．4m 。 单孔装药量∞4J Q q W a D 1 ．2X 0 ．5 5X 0 ．4X 1 ．1 0 ．2 9k g 。取Q 3 0 0g 。 用炮泥密实满填方式进行填塞。 3 起爆网路 采用非电微差起爆网路分段起爆，族联连接 俗称一把抓 。大桥中间2 根立柱用瞬发雷管，然 后向河岸方向依次对称为M S 5 、M S 7 、M S Il 、M S l 3 延 期起爆。 万方数据 爆破2 0 1 2 年6 月 3 爆破安全控制 3 ．1 爆破振动校核 距爆区中心最近的是樊口电排站泵房，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 ，砖混结 构房屋爆破振动允许速度取％全 3c m ／s 。按设计 单段起爆最大装药量6 ．6k g 进行校核垆o 。 ‰“ 警 ‰ 式中％全为质点允许振动速度，3c m ／s ；R 为从测 点到爆破巾心最小距离，7 5m ；K 为与爆破场地条件 有关的系数，1 5 0 ；a 为与地质条件有关系数，1 ．5 ； Q 安全为分段齐爆允许的安全装药量，经计算，Q 安全 1 6 8 ．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，爆破振动不会对电排站 泵房和附近民房造成危害，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 立柱爆破范围采用3 层材料覆盖，严防飞石。 首先用柔性钢丝网沿柱周包裹，搭接长度不小于 5 0c m ；然后就近取材，利用当地稻草，做成捆状，用 铁丝固定，沿柱周封裹。最外层用彩条布包裹，挡住 细尘，如图4 所示。 图4 飞石控制措施照片 F i g ．4 P i c t u r eo fc o n t r o lm e a s u r e so ff l y i n gr o c k s 4 爆破效果 起爆后，桥中心2 根立柱首先被炸断，桥体失去 平衡，在重力作用下往下运动，整个桥体呈V 形。 从桥中心往两岸方向各立柱依次爆破，使得大桥各 跨顺序整体塌落，在撞击桥墩后继续下落触地。原 地坍塌的桥体呈现明显的波浪形，两岸桥面接头处 完全脱离，如图5 所示。 由于防护措施严密，没有出现个别飞石。经对 电排站泵房重点部位监测数据分析，爆破震动对该 设施没有造成任何危害，完全达到了预期的爆破设 计要求和目的。 图5 爆破效果照片 F i g ．5 P i c t u r eo fb l a s tr e s u l t s 5 几点体会 通过对本次爆破施工分析总结，有以下几点体 会供参考 1 对于在复杂周边环境下的桥梁拆除爆破， 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 大型桥梁爆破，炸药爆炸产生的震动相对 来说不是主要的，应重点关注、控制触地震动。一般 来说，大桥整体向某一方向定向倒塌引起的触地震 动会比分段原地坍塌时大，当周边环境对振动有严 格要求时，宜选用后一方案。 3 本工程所采取的多层材料覆盖的防护措 施，取材容易，施工方便，十分经济，不适为一种可行 的飞石防护方法。 参考文献 R e f e r e n c e s 李本平，彭少培．碾压混凝土围堰爆破拆除倾倒过程 数值模拟研究[ J ] ．爆破，2 0 1 1 ，2 8 2 2 1 - 2 3 ． L IB e n p i n g ，P E N GS h a o p e i ．S t u d yo nn u m e r i c a ls i m u l a t i o nf o rc o l l a p s ep r o c e s so fe x p l o s i v ed e m o l i t i o no fw i l i n g c o n c r e t ec o f f e r d a m [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 l ，2 8 2 2 1 - 2 3 ． i n C h i n e s e 李本平，刘聪，王双利，等．松散介质抛掷爆破试验 研究[ J ] ．爆破，2 0 1 0 ，2 7 1 1 1 1 3 ． L I B e n p i n g 。L I UC o n g ，W A N GS h u a n g - l i ，e ta 1 ．E x p e r i - m e n t a ls t u d yo nc a s tb l a s t i n gi nl o o s em e d i u m [ J ] ．B i a s - 6 n g ，2 0 1 0 ，2 7 1 l l 一1 3 ． i nC h i n e s e 龙维祺，霍永基．爆破工程 下册 [ M ] ．北京冶金工 业出版社，1 9 9 7 3 0 2 3 0 5 ． 于亚伦．工程爆破理论与技术[ M ] ．北京冶金工业出 版社，2 0 0 4 8 2 ．8 4 ． 顾毅成，史雅语，金骥良．工程爆破安全[ M ] ．合肥中 国科学技术大学出版社，2 0 0 9 5 3 3 - 5 3 7 ． 1 J 1 J 1 ●- 1 J 1j ．二I l J 心 心 口 H 陋 万方数据