邱進(jìn)芬,夏 軍,肖志武,周俊珍

(國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué), 湖南長(zhǎng)沙 410072)

大跨徑斜拉索橋爆破拆除

邱進(jìn)芬,夏 軍,肖志武,周俊珍

(國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué), 湖南長(zhǎng)沙 410072)

介紹了 760 m長(zhǎng)大跨徑斜拉索橋的控制爆破拆除的方案選擇,詳述了橋梁爆破參數(shù)、炮孔設(shè)計(jì)及起爆網(wǎng)路,分析了爆破安全距離。根據(jù)斜拉索橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及周邊環(huán)境情況,對(duì)其主要受力構(gòu)件索塔橋墩、錨固墩、索塔進(jìn)行充分爆破,對(duì)其它橋墩進(jìn)行局部爆破;采用逐段微差起爆有效的控制了爆破振動(dòng)、橋面塌落振動(dòng)等危害,利用橋梁自重及逐段垮塌時(shí)的應(yīng)力變化增強(qiáng)橋梁上部結(jié)構(gòu)的解體、破碎效果。

大跨徑斜拉橋;爆破拆除;爆破方案;爆破參數(shù)

1 工程概況

因長(zhǎng)永高速連接線改擴(kuò)建需要,擬將黑石渡瀏陽(yáng)河大橋爆破拆除。大橋東西兩側(cè)橫跨瀏陽(yáng)河堤,西側(cè)延長(zhǎng)線橋面下有一倉(cāng)庫(kù);東西向距大橋東邊 10 m處有兩棟居民樓;大橋東南向,距橋約 150 m處有一民房,170 m處有一排灌站;橋梁河底構(gòu)筑物復(fù)雜,橋南側(cè)約 30 m處有瀏陽(yáng)至長(zhǎng)沙自來(lái)水管道、約20 m處有一管道檢修井、約 5 m處有供電線路,橋梁北側(cè)約 50 m處有市內(nèi)自來(lái)水管道,周?chē)h(huán)境如圖1所示。

圖1 大橋周?chē)h(huán)境示意

2 橋梁結(jié)構(gòu)

如圖2所示,待拆大橋?yàn)殇摻罨炷联?dú)塔斜拉索橋,全橋長(zhǎng) 760 m,共 39跨,獨(dú)塔斜拉橋 100 m;橋面以上主塔高 24.8 m,橋面寬 24 m,雙向四車(chē)道;東岸 13跨 224 m,為正跨徑連續(xù)梁;西岸 14跨 224 m,為正跨徑連續(xù)梁;河中 10跨 196 m,為斜跨徑連續(xù)梁。

圖2 橋型結(jié)構(gòu)及橋樁示意

橋上部結(jié)構(gòu)為連續(xù)箱梁,沿橋徑方向設(shè)中肋一根、邊肋兩根,梁間距 9 m。中肋高 1.28 m、寬 0.7 m;邊肋高 1.28 m、寬 0.6 m。垂直于主邊肋方向設(shè)有橫隔板,隔板間距 2.0 m、高 1.28 m、厚 0.2 m;箱梁底板厚 0.08 m,現(xiàn)澆 50#RC;箱梁頂板原設(shè)計(jì)為0.04 m厚預(yù)制 FC板,板上現(xiàn)澆 0.12 m厚橋面。經(jīng)加固后,中肋加高 0.45 m,材料 40#RC,邊肋加高0.3 m,材料 40#RC,橋面加厚 0.14 m,材料為 30#RC。

橋墩支承于鉆孔樁式鋼護(hù)筒承臺(tái)上,每排 3個(gè)橋墩,跨徑 16 m,主塔橋墩直徑 2.0 m,其余橋墩直徑1.0 m。

3 方案選擇

因工程要求從河床以上將全橋一次性爆破拆除,并將陸地及水中建筑渣土全部清運(yùn),爆破宜選在枯水期進(jìn)行,此時(shí)河水面窄,水深小,船只通行少,有利于橋梁爆破倒地后的二次破碎,回收廢舊材料及清運(yùn)殘?jiān)?爆破方案如圖3所示。

方案Ⅰ對(duì)索塔相鄰兩跨橋面、中肋、邊肋和隔板進(jìn)行爆破破碎,水中破碎與清渣難度降低,對(duì)主航道影響小,但因橋面經(jīng)加固后,配筋密集,且有多層鋼筋,鉆孔施工難度大,爆破施工周期長(zhǎng)。方案Ⅱ未對(duì)橋面、中肋及邊肋實(shí)施爆破,上部結(jié)構(gòu)將整體坍塌,水中破碎與清渣難度大且需構(gòu)筑圍堰,對(duì)主航道影響大,但爆破工藝較簡(jiǎn)單,施工難度較小。考慮到施工難度擬采用方案Ⅱ。

圖3 爆破方案表述

4 爆破設(shè)計(jì)

4.1 爆破參數(shù)

采用爆破方案Ⅱ,對(duì)索塔、索塔橋墩、錨固墩及其它橋墩實(shí)施爆破,爆破參數(shù)如表1所示。

表1 爆破參數(shù)

4.2 炮孔設(shè)計(jì)

(1)索塔炮孔。設(shè)計(jì)索塔向正東方向倒塌,在同一個(gè)截面上沿圓周長(zhǎng)分主次布置多排炮孔。在各截面上,由下而上將主次炮孔錯(cuò)開(kāi),并保證同心上有一個(gè)藥包,如圖4所示。

圖4 索塔炮孔布置示意

圖5 炮孔設(shè)計(jì)及裝藥形式示意

(2)錨固墩炮孔。在梯形截面鉆水平孔,爆破后使混凝土全部脫離錨索,孔距 0.4 m,排距 0.4 m,孔深 1.2 m,如圖5所示。(3)下部結(jié)構(gòu)炮孔。橋下部結(jié)構(gòu),只有圓柱體和長(zhǎng)方體兩種結(jié)構(gòu),對(duì)截面為圓的橋墩采用沿徑向鉆孔。在同一個(gè)截面上沿圓周長(zhǎng)分主次布置多排炮孔。在各截面上,由下而上將主次炮孔錯(cuò)開(kāi),并保證同心上有一個(gè)藥包,布孔方式見(jiàn)圖4。

4.3 起爆網(wǎng)路

裝藥分布在東西 39跨的 117個(gè)橋墩上,采用一次點(diǎn)火,按預(yù)定的順序逐段微差起爆。

4.4 安全距離

(1)爆破振動(dòng)。根據(jù)《爆破安全規(guī)程》(GB6722-2003)中給出的爆破振動(dòng)速度公式 v=α計(jì)算,將爆破點(diǎn)距保護(hù)建筑物的距離 R、最大微差段藥量 Q、k=32.1、α=1.57代入此公式得出的結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 爆破振動(dòng)計(jì)算結(jié)果

(2)橋面塌落振動(dòng)。全國(guó)工程爆破人員統(tǒng)一培訓(xùn)教材《工程爆破理論與技術(shù)》推薦的塌落振動(dòng)速度公式為 :,將被沖擊地面中心距保護(hù)建筑物的距離 R、下落橋面的線質(zhì)量M、橋面距地面高度 H、重力加速度 g=9.81 m/s2、kt=3.37、β=1.66代入此公式計(jì)算出的結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 塌落振動(dòng)速度計(jì)算結(jié)果

(3)爆破飛石。文獻(xiàn)[4]推薦的爆破飛石距離公式為:RF=70q0.58,將炸藥單耗 q=2 kg/m3代入得 RF=104.7 m,因此本工程需對(duì)爆破飛石進(jìn)行嚴(yán)密的防護(hù)。

(4)空氣沖擊波。文獻(xiàn)[4]推薦的爆破空氣沖擊波安全距離公式為 Rc=KcQ,將裝藥量 Q=16 kg、Kc=1～2代入公式計(jì)算得到 Rc=4～8 m,表明爆破空氣沖擊波對(duì)距離最近的民房玻璃不會(huì)造成危害。

5 結(jié) 論

(1)對(duì)于大型橋梁爆破,需全面收集橋梁結(jié)構(gòu)、橋梁周邊環(huán)境、河流水文、河底構(gòu)筑物資料,為方案制定提供指導(dǎo)。

(2)逐段微差起爆可有效控制爆破振動(dòng)、橋面塌落振動(dòng)等危害,且可利用橋梁自重及逐段垮塌時(shí)的應(yīng)力變化增強(qiáng)橋梁上部結(jié)構(gòu)的解體、破碎效果。

[1] GB6722—2003.爆破安全規(guī)程[S].

[2] 于亞倫.工程爆破理論與技術(shù) [M].北京:冶金工業(yè)出版社,2004.

[3] 汪旭光,于亞倫.拆除爆破理論與工程實(shí)例[M].北京:人民交通出版社,2008.

[4] 劉殿中.工程爆破實(shí)用手冊(cè) [M].北京:冶金工業(yè)出版社,1999.

2011-06-26)

邱進(jìn)芬 (1958-),男,副教授,主要從事爆破工程、土木工程教學(xué)、研究。