钢筋混凝土桥墩的破碎剂胀裂拆除.pdf

第2 0 杜第3 期 2 0 0 3 年9 月 爆破 B L A S T I N G V 【2 0N o3 s c D2 ㈣3 文章编号1 0 0 1 4 8 7 x 2 0 0 3 0 3 0 0 4 2 一0 3 钢筋混凝土桥墩的破碎剂胀裂拆除 李和利1 ，王泳涛2 ，王世民1 1 烟台市三山爆破工程有限公司，山东烟台2 6 4 0 0 1 ；2 海军航空工程学院，山东烟台2 6 4 f 0 ” 摘要介绍了用破碎荆胀裂法拆除钢筋混凝土铁路桥墩的方案设计、施工方法及破碎效果。 关键词破碎刑；钢筋混凝土铁路桥墩；定向倒埔 中圈分类号 T D 2 3 53 7 文献标识码A D e m o l i t i o no fR e i n f o r c e dC 0 n c r e t eR a i l w a yP i e r b yS t a t i c - d e m o l i t i o nA g e n tB l a s t i n g L ，H 日一f i l ，W A N GY o ”牙招0 2 ，W A N GS 0 Ⅲi n l 1S a n s h a nE x p l o d i n gC o m p a ”y ，Y a n t a i2 6 4 0 0 1 ，C h i n a ； 2N a v a lA e r o n a u t i c a lE n g i n e e r i n gA c a d e m y ，Y a n t a i2 6 4 0 0 1 ，C h i n a A b s t r a “T h es c l w m ed 瞄i ndd e “”【i s l 、i n gr e l “o r c e d 。。n c r e 钯r a i h a yp i c rh y 时a t 讧d e r n o H t i o na 翟e 毗b l a s t i n g ，i m p l 目n e l l t a t i o nm e t h 。da n db i a s t i n gr e s u 【r sa r ep r e s e n t e d ． K e yw o r d s s t a t I c d e r n o l i t i o nB g c n t ；r c i n f o r c e dc o n c r e t er a i l w a yp l e r ；d l r e c t i o r m Ic o l l a p s i “g 1工程概况 蓝烟路复线孔家河铁路大桥，运行中发现桥墩 下降。经查系地质结构不稳定所致，大桥需拆除重 建。桥墩上的桥梁可以吊下来，桥墩需拆除重新建 造。桥墩共6 个，分成3 组，每组2 个，分别为铁路 桥上行线和下行线的支柱。6 个桥墩构造相同，从 基座到顶帽是现浇钢筋混凝土构成的整体。梯形顶 帽是桥粱的承台，顶帽下边是桥墩的圆柱段，圆柱段 分为上圆柱段和下圆柱段。上圆柱段直径2m ，高8 m ，内有一层雪1 6m m 的螺纹钢组成的2 0c m 2 0 c m 的钢筋笼；下圆柱段直径2 ．4m ，高5 ．5m ，内有 中1 6m m 螺纹钢组成2 0c m 2 0c m 的2 层钢筋 笼。下圆柱段下面是桥墩基座。同组2 个桥墩的上 圆柱段最近相距4m ．桥墩基座之间仅距2c m 。桥 墩结构见图1 所示。 收稿日期2 ∞3 一 4 一1 5 作者简介幸和利 1 9 6 0 ，男；烟台烟台市三山爆破工程有限盛司 经理，T 程师 本次桥墩拆除工程是先拆除下行线一侧的3 个 桥墩地面以上部分99 7m 。施工是在上行线正常 运行的情况下进行的，要求在拆除过程中必须保证 上行线一侧火车的安全运行，不允许使用炸药爆破 拆除。桥墩在倾倒过程中必须平稳，倒塌震动速度 不大于2c m ／S ，倒塌方向必须垂直并背离上行线。 2 拆除方案选择 根据工程要求和工期要求，确定用静态破碎剂 胀碎法结合人工机械拆除。用破碎剂胀碎法，施工 过程中无爆破声响、无飞石、元震动、无毒气、对周围 环境无干扰，满足工程安全要求。 3 拆除方案设计 3 ．1 桥墩正确倒向的设计⋯ 为了保证上行火车安全运行，上行线桥墩周围扎 起保护钢架。下行线桥墩仅离上行线桥墩的保护钢 架O ．8m ，必须保证拆除桥墩倒塌方向正确，才能保 证上行线铁路桥的安全。为确保安全，对桥墩进行预 万方数据 第2 0 卷第3 期 李和利等钢筋混凝土桥墩的破碎荆胀裂拆除 4 3 一⋯～一 a 桥墩侧面 b 同组桥墩基座 图l桥墩示意图 单位c r l l 处理。预处理的内容包括首先用胀碎剂把桥墩顶帽 靠上行线一侧约I5m 胀碎，用气焊将钢筋割除，并 在桥墩倒向侧钻孔用破碎剂裂出倒向口，使桥墩变成 偏心受压状态。预处理后的桥墩如图2 所示。 倒向 口 图2预处理后的桥墩彤象示意罔 桥墩开出倒向口后，在倒向口预留部分背面顺 着倒塌方向打一排水平孔，钻孔要以倒塌方向的中 心为q J 心两侧对称布置，确保倒塌方向正确。 3 ．2 倒向口设计 1 倒向口高度倒向口高度是关系到桥墩能否 平稳顺利倒塌的关键。使桥墩的重心移动距离大于 倒向口下底外径是保证桥墩顺利倒塌的条件。根据 这一条件确定倒向口的高度。桥墩可视为钢体，它 在倒塌过程中，倒向口上沿与下沿闭合时，忽略桥墩 在倒塌过程中重心的下降，则桥墩重心移动的角位 移，等于切口上沿移动的角位移。设桥墩转动的角 度为a ，重心移动距离为s ，倒向口上沿移动距离为 △ 。如图3 所示。 则 毗 警 暑 △n 学 将H 44m ，S 1 m ，R 1m 代入上式 得△ O2 3 m 那么，本工程取△ O ．7 5n 】，可蹦保证矫墩 顺利倒塌。 2 倒向口形状设计倒向口设计成三角形。这 样既可以保证桥墩顺利倾倒，又可以使钻孑【数减 少【2 。。为使胀碎效果好，钻孔方向设计成与倒塌方 向垂直。倒向口钻孔布置及倒向口形状见．斟4 所 示。 凰3 倒向口高度示意图 a 钻孔布置示意圈 t h 倒向口形状 图4 倒向口形状及钻} L 布置示意图 3 ．3 倒塌过程设计 为了保证倒塌方向准确，开出倒向口后，在桥墩 上方固定2 道纹链，绞链拉力方向与桥墩倒塌方向 一致。然后在预留部分背后钻一排水平孔，装人胀 碎剂，胀碎剂反应后，沿钻孔胀出一条水平裂缝，桥 墩按设计方向倾倒。 4 施工工艺及效果 4 ．1 开倒向口 开倒向口前，先标定桥墩倒向，然后，在桥墩上 定好} L 位，并标好钻7 L 深度进行钻孔。钻} L 完成后， 沿倒向日边沿用风镐攻出钢筋连排并切断。切断钢 筋有2 个作用。一是可以大大减小胀碎过程的阻力。 万方数据 爆破 二是控制胀碎的混凝士块沿倒向裂出，控制胀裂方 向。 装填破碎剂的顺序是，先装外侧一排的4 个孔， 然后依次装填里边的三排孔。装填后，第一排孔4 } l 出现胀裂缝，经过8h 全部钻孔的胀碎剂胀裂达到 最大。人工用风镐清除碎渣形成倒向口。 42 胀碎倒塌过程 开出倒向口后，在倒向口背后沿钻孔水平面切 割钢筋，两侧各保留～条，防止桥墩侧向偏倒。然后 钻⋯排5 个水平孔，孔距3 0m ，中问水平孔深度8 0 c m ，其余孔两边对称分布。 钻f L 彻底清理后，装填胀碎剂。装填胀碎剂时， 先装中间孑L ，然后依次装两边的孔。这样可使中问 孔先作用，两边孔对称作用，保证倒塌方向准确。装 填过程中要边装填边捣实。装填后3h ，形成水平裂 缝，桥墩准确按设计方向顺利倒塌。 5 拆除安全设计 5 ．1 倒向口的安全设计 倒向口开出以后能否保证安全是关系到拆除工 程成败的关键，也是关系到铁路上行线运行安全的 关键．因此，开倒向口后预留部分的安全是极其重要 的。开倒向口后桥墩不会倒塌的条件是桥墩的支持 力大于桥墩的压力，钢筋的拉力和预留部分水泥的 拉力大于偏心力矩的拉力。 经计算桥墩上部的重量为1 0 0t ，预留部分面积 为15 7m 2 ，预留部分受的压力约为06M p a ，远小 于混凝土的抗压强度2 0M P a 。 开出倒向口后．桥墩上部出现一个偏心矩，可以 把开倒向口的桥墩看成杠杆，开倒向口的一面受重 力作用下压，预留部分被拉。经验算，抗拉强度远大 于拉应力。所以，预留部分压不垮、拉不断，是安全 的。 52 倒塌过程安全 1 倒塌震动安全校核桥墩倒塌地面为沙土地 面，经估算，桥墩倒塌时震动速度小于O3c m ／s ．对 上行线桥墩的安全不会产生影响。 2 安全措施胀碎剂反应逮度较慢，倒塌时间 很难确定。因此，在装填完脓碎剂后要派专人看守， 规定安全区，防止意外事故发生。 6 胀碎效果及几点体会 本次使用胀碎剂拆除桥墩，设计台理，工程分 两步进行，第一步开出倒向口，第二步再钻水平7 L 使 桥墩胀裂倒塌，方向控制完全正确，达到预期工群要 求。 几年来使用胀碎剂完成了多项工程，效果都比 较好，有以下几点体会。 1 胀碎剂对温度很敏感，使用时一定要根据环 境温度选用不同型号。 2 胀碎剂的胀碎能力和反应速度基本成J 下比关 系，反应速度随温度升高而增大。夏天温度高，胀碎 剂反应快，胀碎力大。冬季反应速度慢，胀碎力小。 3 用胀碎剂破碎钢筋混凝土，要达到良好的效 果，必须控制好孔距、孔位和钻7 L 方向。 4 胀碎剂是体胀剂。钻7 L 直径的大小对胀裂效 果影响很大。钻孔直径越大胀碎半径越大。胀裂缝 的长度约为钻孔直径的5 ～8 倍。 5 将胀碎剂和成浆状，灌孔膨胀效果较著，而把 它和成稠糊状捣人钻孔的胀碎效果好。 6 不同厂家的产品，性能差别较大，应当选用性 能较好厂家的产品。 参考文献 [ 1 ] 同济大学理论力学教研室理论力学[ M ] 上海同济 大学出版社．1 9 9 0 【2 ] 李起I J J ．邵晓宁爆破切口形状对细高建筑物倒塌教果 的影响[ J ] 爆破，1 9 9 8 增刊 1 6 1 ～1 6 3 万方数据