深孔爆破技术在板肋石拱桥爆破拆除中的应用.pdf

2 0 1 3 年2 月深孔爆破技术在板肋石拱桥爆破拆除中的应用毛益松等 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 ．8 3 5 2 ．2 0 1 3 ．0 1 ．0 1 0 深孑L 爆破技术在板肋石拱桥爆破拆除中的应用 毛益松① 王 升②单志国② 汪庆桃① 李晓阳② ①国防科学技术大学九院 湖南长沙，4 1 0 0 7 3 ②湖南长工工程建设公司 湖南长沙，4 1 0 0 0 3 [ 摘要]介绍了长为3 8 2m 的张家界市鹭鸶湾板肋石拱桥的深孔爆破拆除方案、参数设计沦证和爆破危害控制 措施。针对板肋石拱桥的主要承重部位桥墩立柱直径为3 ～5 m 且钢筋密集的特点，在桥墩立柱钻孔中，采用地质 钻机配套合金岩芯钻头抽取盖梁钢筋混凝土，待穿过盖梁层后，再改用履带式潜孔钻机完成桥墩立柱钻孔，解决了 因桥墩盖梁钢筋密集不易钻孔和桥墩立柱高水位无法侧向钻孔的难题。采用深孔爆破技术，经安全校核计算后，／3 1 ．4 3 0 c m ／s ，P 。 0 ．0 1 3 M P a ，对周边建 构 筑物和下游水电站基础没有影响。 [ 关键词]深孔爆破板肋石拱桥拆除爆破微差爆破 [ 分类号] T U 7 4 6 ．5T D 2 3 5 ．3 7 1 工程概况 湖南省张家界市鹭鸶湾板肋石拱桥于1 9 9 4 年 建成通车，为国内同类型最大板肋石拱桥。由于市 区过境车辆及澧水以东新区前往机场和火车站的车 辆均由此经过，交通流量大，尤其常 德 张 家界 高速公路通车后，车辆剧增，严重影响车辆通行，为 此决定爆破拆除后在原址重新建设新桥。 1 ．1 桥梁结构 板肋石拱桥是石拱桥中的一种较为特殊的形 式，它的主拱圈截面由下部板式断面上加若干道肋 组成J 。张家界市鹭鸶湾板肋石拱桥全长3 8 2 ．0 m ，主桥6 跨，单跨长度4 9 ．5 ～5 2 ．0m ，宽度为2 1 ．0 m ，桥面板为现浇钢筋混凝土板。主拱圈宽度1 5 ．0 m ，为M 2 5 。浆砌块石板肋拱，板式断面厚度0 ．4m ， 三道拱肋厚度1 ．2m ，两边拱肋宽度2 ．0m ，中间拱 肋宽度为3 ．0m 。下部结构为钢筋混凝土双柱式桥 墩，由盖梁和立柱组成。其中，4 4 桥墩为制动墩，立 柱直径5 ．0m ，其余桥墩立柱直径均为3 ．0m 。 1 ．2 桥梁与周边建筑物的关系 该桥位于澧水干流之上呈东西走向，桥东的南 侧8 0m 处为混凝土管预制厂，桥西的南端为居民 区，距最近一栋7 层砖混结构楼房6 0m ，1 0 0m 处为 通达国际大酒店。大桥上游2 ．5k m 处为木龙滩电 站，下游1 ．9k m 处为红碧岩电站。东西两岸江堤 1 5 0m 范围内无码头和其它建 构 筑物。 图1 周围环境示意图 单位m F i g ．1 S c h e m a t i cd i a g r a mo fs u r r o u n d i n g s u n i t m 2 板肋石拱桥爆破技术方案论证及优化 拆除鹭鸶湾板肋石拱大桥爆破，河道内各桥墩 要求拆除至河床以下1 ．0m ，并完成打捞清运碴土。 本爆破工程的主要特点一是在爆破施工期间， 为保证大桥下游1 ．9k m 红碧岩电站的正常运行，澧 水需保持1 5 4m 高水位，待爆破后才降低水位，较短 时间内将残碴清除；二是该桥梁的5 个桥墩立柱直 径为3 ．0m 和5 ．0m ，尤其直径5 ．0m 的4 。制动墩 是国内少见的特大型钢筋混凝土立柱，如何充分爆 破破碎是本次爆破成功的关键。 2 ．1 爆破方案论证及优化 由于桥墩高大，且桥下水位高、水流急，搭设作 业平台比较困难，根据板肋石拱桥结构形式、受力特 点及爆破施工要求，确定对上部结构的主拱圈采用 } 收稿日期2 0 1 2 - 0 5 - 0 2 作者简介毛益松 1 9 6 0 ～ ，男，副教授，主要从事爆破教学和研究。E m a i l 1 2 1 3 1 7 5 4 2 4 q q ．c o r n 万方数据 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第4 2 卷第1 期 浅孔爆破和对下部结构的桥墩采用深孔爆破的施工 方案口剖即对每跨东侧的0 ．4m 厚主拱圈板、1 ．2m 厚主拱圈肋、桥墩盖梁和每跨东侧拱上的两板立墙 采用小孔径浅孔爆破；对桥墩直径3 ．0m 和5 ．0m 立柱采用从盖梁上面往下垂直钻孔的深孔爆破。桥 墩立柱采用深孔爆破与浅孔爆破相比较具有钻孔 数目少，能够一次性达到爆破至河床下1 ．0m ；桥面 上钻孔，作业人员和机械相对安全，避免了在高水位 下搭设施工架子和贴水面作业的危险；但是用潜孔 钻机钻孔，爆破技术参数设计要求高，钻孔遇到钢筋 时，不易调整孔位。 2 ．2 爆破部位选择 主拱圈板肋拱的爆破部位在每跨主拱圈板肋 拱的东侧钻孔爆破，切口宽度1 ．5m ；桥墩立柱的爆 破部位从桥墩盖梁上面往下垂直钻孔，钻孔深度至 河床下1 ．0m ；桥台的爆破部位西岸桥台用机械拆 除，仅对东岸桥台爆破，从桥台上面往下垂直钻孔， 钻孑L 深度至河床下1 ．0m 。 2 ．3 钻孔施工工艺 经过查阅桥梁施工竣工图后可以得知，4 。桥墩 盖梁 尺寸2 0 ．0 m 5 ．0 m 2 ．6 m 和其它桥墩盖梁 尺寸1 8 ．0 m 3 ．0 m 2 ．6 m 均设置上下各1 层钢 筋，部分弯起钢筋处变为2 层，钢筋规格 0 3 2 m m 1 0 0 r a m ，在钻孔时遇到密布钢筋因直径较 粗而无法钻进。为此采用H G Y 2 0 0 地质钻机配套 合金岩芯钻头，抽取桩芯混凝土，穿过盖梁密集钢筋 层后，再用K Q G - - 1 5 0 型履带式潜孔钻机完成炮孔 成孔工作。由于桥面距盖梁高差较大，地质钻机在 桥面钻孔时，钻杆摆动幅度大，难以成孔，将地质钻 机分解后，运至桥墩盖梁顶部重新组装后成孔，顺利 地解决了地质钻机成孔问题。 3 桥梁爆破参数设计 3 ．1 立柱钻孔直径及钻孔数量 桥墩立柱钻孔采用的K Q G - - 1 5 0 型履带式潜孔 钻机，孔径为1 5 0I n l ／l 。大桥的4 。桥墩立柱直径5 m 、河床以上高度凰 6 ．7 8 m ，沿竖方向布置3 个炮 孔，2 。、3 。、5 。、6 。桥墩立柱直径3m ，河床以上高度分 别为t ／2 5 ．2 3 m 、皿 5 ．6 3 m 、t ／, 7 ．6 4 m 、玩 8 ．6 4 m ，沿竖方向各布置1 个炮孔，如图2 所示。 3 ．2 药孔参数 药孔参数以2 桥墩立柱为例，其深孔装药参数 如下‘5 引 ①孔径d 1 5 0 r a m ；②孔深L 2 ．6 E h 2 ．6 0 5 ．2 3 1 ．0 0 8 ．8 3 m h 超钻1 ．0 0 m ，装药长 度￡’ 5 ．2 3 1 ．0 0 6 ．2 3 m ；③孔数N 2 个；④炸 L 炮孔＼ ＼ 墩柱、 装约、、 河床 ＼ 1’ ■ _ 』 - _ r [ 、 炮孔＼ 墩柱、 装药、 河床 - i I j ，．．． ● 一盯一盯一 b a 2 4 、3 ’、5 。、6 。桥墩； b 4 ’桥墩 图2 桥墩的构造以及炮孔布置 单位m F i g ．2 B r i d g ep i e rs t r u c t u r ea n db l a s t i n gh o l e a r r a n g e m e n t u n i t m 药单耗q 1 5 0 ％／m 3 ；⑤l 根立柱单孔装药量Q q ．t r r Z L ’ 1 ．5 0 3 ．1 4 1 ．5 0 2 6 ．2 3 6 6 ．0 2 k g ；⑥单 个桥墩立柱装药量Q 茧 6 6 ．0 2 2 1 3 2 ．0 4 k g 。其 它立柱的药孔参数及炸药单耗见表1 ，炮孔总数为 3 0 5 9 个，总药量为2 6 7 0 ．4 6k g 。 3 ．3 立柱装药结构与堵塞长度 深孔爆破的炮孔直径为1 5 0m i l l ，由于工期紧 张，没有定制大直径药卷。现场采用0 3 2 m m 小药 卷乳化炸药绑扎成捆，每捆9 卷 每卷2 0 0g ，采用 连续装药结构，每延米约1 0 ．5k g 乳化炸药，每孔设 2 根导爆索传爆以增加传爆可靠性，并将未装药部 分 盖梁厚2 ．6I n 全部填塞。装药前对孔深进行严 格检查，确保装药中心位置的准确性。 3 。4 导爆管雷管起爆网络 1 起爆器材及延期时间孔内采用以半秒段为 主的导爆管雷管起爆炸药，孔外采用毫秒1 段导爆 管雷管过桥，桥跨 墩 之间用塑料导爆管连接成复 式导爆管网络。延期时间在1 2 0 5 0 0 m s 之间。最 万方数据 2 0 1 3 年2 月深孔爆破技术在板肋石拱桥爆破拆除中的应用毛益松等 3 7 后用C H A 5 0 0 高能脉冲起爆器和E F 一1 型导爆管 击发针起爆系统起爆。 2 区段划分该板肋石拱桥爆破共划分1 5 个 延时区段。其中，东端桥台的总装药量为4 8 8 ．1 6 k g ，分为2 个区段；每个桥跨的上部结构各为1 个区 段；2 。、3 4 、5 。、6 ’桥墩和盖梁各为1 个区段；4 。桥墩的 立柱和盖梁总装药量为7 3 8 ．8k g ，分为3 个区段。 3 起爆顺序自东向西逐段起爆，其起爆延时 顺序如下6 4 跨上部结构一5 4 跨上部结构一6 8 桥墩 叫。跨上部结构“。桥墩。3 ’跨上部结构叫’桥墩 墩柱上游弭。桥墩墩柱下游舛4 桥墩盖梁斗2 。跨上 部结构q 4 桥墩一1 。跨上部结构越。桥墩。 4 安全距离计算及防护措施 4 ．1 爆破飞石安全距离及防护措施 依据爆破安全规程 G B 6 7 2 2 - - 2 0 0 3 中的第 6 ．2 ．2 条规定旧J ，深孑L 爆破时个别飞石对人员的安 全距离不小于2 0 0m 。因此，爆破飞石可能飞到甚 至超过最近6 0m 处的居民楼，必须采取防护措施 在主拱圈、盖梁等爆破暴露部位用麻袋装上泥土多 层压重直接覆盖防护；在桥梁上、下游两侧边拱肋吊 挂多层麻袋、稻草防护帘和建筑密目网间接防护。 4 ．2 爆破振动对周围建筑物的影响 爆破地震波安全距离依据爆破手册一1 中公 式计算 勘 膏 Q Ⅳ3 ／R 8 1 式中秽为保护对象所在地质点振动安全距离允许 速度，c m ／s ；Q 为炸药量，取桥墩最大装药量Q 2 7 2 k g ；R 为爆源中心至保护建筑物的距离，取2 4 桥 墩距7 层砖混结构楼房距离R 1 1 0 m ；K 、理为与爆 破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系 数和衰减指数，根据文献[ 6 ] ，结合本工程实际，取 爆区岩性属坚硬岩石K 1 0 0 、a 1 ．5 。经过计算， 秽 1 ．4 3 0 c m ／s 。小于一般砖房的安全允许振动速度 2 ．3 0 0 c m ／s 。由此可见，爆破振动对周边建 构 筑 物是安全的。 4 。3 水中冲击波超压对下游电站的影响 在该桥爆破时水位很高，根据中国水科院在葛 洲坝围堰爆破拆除时回归得到的水中冲击波压力计 算公式0 | P 。 3 1 ．2 Q “3 ／R 1 ’3 6 2 式中p 。为水中冲击波的峰值压力，M P a ；R 为爆源 至测点距离，n l ，取大桥下游红碧岩电站距离 1 9 0 0 m ；Q 为水下爆破最大单响药量，k g ，取Q 2 4 4 k g 。 计算得P 。 0 ．0 1 3 M P a 。因此，冲击波峰值压 力对下游水电站基础没有影响。 5 桥梁爆破效果 起爆后，该桥梁在设计起爆时间内由东向西逐 万方数据 3 8 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第4 2 卷第1 期 跨坍塌，周围建筑物安然无恙。后期清运爆渣，爆破 后及时泄水降低水位显示，桥梁结构全部解体破碎， 爆破效果良好。 由于桥墩位于水中且水位较高，虽然在爆破前 查勘河道及上下游电站，就爆破后的涌浪对电站闸 门的影响作了评估。但忽视了涌浪对安全警戒范围 外小型船舶的影响。爆破后得知涌浪将相距2 5 6 m 处的一艘小船差点打翻，所幸未发生伤亡事故。在 今后的类似水下爆破时必须慎重考虑水中爆破涌浪 的影响，确保爆破全过程安全。 参考文献 [ 1 ]慎重，舒劲松．病害板肋石拱桥检测技术与剩余承载 力评估[ J ] ．建筑技术开发，2 0 0 9 9 8 - 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5m e t e r so ft h ep i e rc o l u m na n dt h ea l i g n m e n to fi n t e n s i v es t e e lb a r sw i t h i nt h eb e n tc a pa st h em a i nb e a r i n gp a r t ．t h eg e - o l o g i c a ld r i l l i n gr i g se q u i p p e dw i t ht h ea l l o yc o r ed r i l l sw e r eu s e dt od e m o l i s ht h er e i n f o r c e dc o n c r e t eo fb e n tc a pi nt h e d r i l l i n go p e r a t i o na n dt h e nr e p l a c e db yt h ec a t e r p i l l a rd o w n - t h e - - h o l ed r i l lt oa c c o m p l i s ht h es u b s e q u e n td r i l l i n gp r o c e s sf o r t h ep i e rc o l u m n ．T h ee m p l o y e dm e t h o dc a ns u c c e s s f u l l yo v e r c o m et h ed i f f i c u l t i e sw h i c hm a ya r i s ei nl a t e r a ld r i l l i n go ft h e p i e rc o l u m nd u et ot h eh i 【g hw a t e rl e v e l ．D e e p h o l eb l a s t i n gt e c h n o l o g yh a sn oi m p a c to nt h es u r r o u n d i n gb u i l d i n g sa n dt h e b a s eo fd o w n s t r e a mh y d r o p o w e rs t a t i o nw h e n 口 1 ．4 3 0 e m ／sa n dP 。 0 ．0 1 3 M P aw e r ec h o s e nv i as a f e t yc h e c k i n gc a l c u l a t i o n ． [ K E YW O R D S ] d e e p h o l eb l a s t i n g ，r i b b e ds l a bs t o n ea r c hb r i d g e ，b l a s t i n gd e m o l i t i o n ，m i l l i s e c o n db l a s t i n g 万方数据