橋臺拆除中光面爆破技術(shù)的應(yīng)用

郭堯，戚妍娟，薛里

(1.海南省跨海工程籌建辦公室，海南?？?70204;2.海南高速鐵路公司，海南?？?70204; 3.中國鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所，北京100081)

橋臺拆除中光面爆破技術(shù)的應(yīng)用

郭堯1，戚妍娟2，薛里3

(1.海南省跨海工程籌建辦公室，海南海口570204;2.海南高速鐵路公司，海南海口570204; 3.中國鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所，北京100081)

在渝涪鐵路二線施工中，由于設(shè)計變更需拆除施工中的橋臺，若用傳統(tǒng)的方法會破壞承臺基礎(chǔ)。為保證周圍建(構(gòu))筑物及居民安全，并使承臺基礎(chǔ)不受損害，通過方案對比決定采用光面爆破技術(shù)，并輔以刻槽來增強(qiáng)爆破成形效果。本文闡述了橋臺拆除方案、爆破參數(shù)選取及安全控制技術(shù)。實踐證明，所采用的橋臺光面爆破拆除方法既利于結(jié)構(gòu)解體及降低振動，也能形成完整爆破面。

橋臺 光面爆破 刻槽 承臺 降振

1 工程概況

由于重慶鐵路網(wǎng)建設(shè)改造需要，需對建設(shè)中的渝涪鐵路二線廟壩右線中橋橋臺采用爆破方法拆除，同時必須保證承臺基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)不受影響。該大橋橋臺位于渝涪二線ZDK50+157.5—ZDK50+165.5處。橋臺為現(xiàn)澆的矩形實體墩，已澆筑至頂帽，需要爆破拆除前墻1.5 m以上部位(圖1)。平面圖為長方形，長6.0 m，寬2.7 m，高3.5 m，擬拆除體積27 m3。除了頂帽50 cm范圍內(nèi)有上下兩層的φ12螺紋鋼筋，其它均為混凝土結(jié)構(gòu)，上下兩層鋼筋間有連接鋼筋，網(wǎng)格尺寸20 cm×20 cm，保護(hù)層厚度5～10 cm。

圖1 橋臺及需拆除部分示意(尺寸單位:cm;標(biāo)高單位:m)

橋臺西北側(cè)距渝涪鐵路20 m;東北側(cè)150 m外有敬老院和小學(xué);南側(cè)距華盛公路40 m;西南側(cè)100 m內(nèi)為農(nóng)田，200 m外為廟壩村。爆區(qū)周圍有正在運行的既有鐵路線，本次爆破作業(yè)屬環(huán)境復(fù)雜類爆破。

2 拆除方案選擇

由于爆區(qū)環(huán)境條件復(fù)雜，只有兩個方向有作業(yè)空間。為保證安全、降低成本，同時考慮到便于操作、爆破效果好，經(jīng)對比兩個方向鉆孔方案后，決定采用南面光面爆破方案。該方案簡單可行，具體做法是在需要保留的輪廓面上部10 cm處打一層密集的炮眼，使用光面爆破技術(shù)，爆破后盡可能形成一個完整面。根據(jù)本工程建構(gòu)物及環(huán)境情況，擬采取向北打水平眼。先將頂帽爆破破碎，形成良好臨空面，然后托盤中部打一層水平孔同時起爆，最后對前墻進(jìn)行光面爆破，形成較好輪廓面。

光面爆破技術(shù)的優(yōu)點是易于形成輪廓面，對保留體的損傷小，防護(hù)方便，破碎效果好?？紤]橋臺部分拆除要求較高，為保證保留體損傷小且爆區(qū)解體充分，擬在光爆孔同一水平面刻槽(圖2)，刻槽深度為5 cm。這樣成形效果將更理想。為減少爆破對臺身的影響，在頂帽與臺身的銜接處，打1排深2 m，間距50 cm的垂直空孔，以阻斷應(yīng)力波的傳播。

圖2 刻槽示意(尺寸單位:cm;標(biāo)高單位:m)

3 主要爆破參數(shù)

3.1 頂帽爆破參數(shù)

頂帽截面尺寸僅1種規(guī)格。孔深擬取頂帽斷面寬度的1/2稍多，鉆水平孔一排，孔距80 cm，最小抵抗線50 cm，孔深2.4 m。采用乳化炸藥，炸藥單耗為0.4～0.6 kg/m3。采用直徑38～40 mm的鉆頭，孔徑40～42 mm。爆破參數(shù)計算結(jié)果見表1。由于該處位于鋼筋網(wǎng)下方，可能造成打眼困難，炮眼的水平偏移不得大于2 cm，間隔裝藥。

3.2 托盤爆破參數(shù)

需要爆破的托盤斷面尺寸也只有1種規(guī)格。最小抵抗線取托盤斷面寬度的1/2，鉆鑿水平孔，孔距70 cm，孔深2.0 m。采用乳化炸藥，炸藥單耗為0.6～0.8 kg/m3。

表1 爆破參數(shù)計算結(jié)果

3.3 光面爆破參數(shù)

為保證爆破輪廓的形成，周邊眼采用φ25 mm的小直徑藥卷間隔不耦合裝藥，并用導(dǎo)爆索連接?？拙?5 cm，孔深2.1 m，炸藥單耗為0.2 kg/m3。

此次爆破炮孔布置見圖3。

圖3 炮孔布置(尺寸單位:cm;標(biāo)高單位:m)

4 起爆網(wǎng)絡(luò)

考慮環(huán)境、減小振動及巖石解體需要時間的要求，頂帽使用1段雷管引爆導(dǎo)爆索使之先響，托盤孔內(nèi)使用10段非電雷管，而光爆孔和空孔采用導(dǎo)爆索外接一個15段導(dǎo)爆管雷管，時間間隔約400 ms?？變?nèi)非電雷管一層9～15個左右簇聯(lián)，采用非電交叉復(fù)式網(wǎng)路，兩發(fā)電雷管引爆。起爆網(wǎng)絡(luò)如圖4所示。

圖4 起爆網(wǎng)絡(luò)示意

5 爆破安全計算

5.1 爆破地震波控制

由爆破引起的地震波是對已完成結(jié)構(gòu)物和周圍建筑產(chǎn)生破壞作用的主要因素，當(dāng)振速不大于5 cm/s時，一般可以保證建筑物的安全。在本工程中控制地震波速V≤2.5 cm/s。在橋臺拆除爆破中，振速主要與一次性起爆的藥量有關(guān)，所以本工程用控制單段最大裝藥量來控制地震波的危害。

地震波波速驗算公式為

式中:V為地震波波速，取2.5 cm/s;K為傳播介質(zhì)系數(shù)，取150;Q為單段最大裝藥量，kg;R為爆源至被保護(hù)構(gòu)筑物之間的距離，取20 m;α為地震波衰減指數(shù)，取2。

經(jīng)計算單段最大裝藥量Q≤17.2 kg。爆破設(shè)計中單段最大裝藥量為9.9 kg，滿足要求。

5.2 爆破飛石距離控制

在橋臺拆除爆破中，會有個別巖塊飛散距離較遠(yuǎn)，易對人員、設(shè)備或建筑產(chǎn)生危害，必須予以控制。個別飛石的飛散距離與爆破參數(shù)、孔口堵塞質(zhì)量等因素有關(guān)。最外圈眼最有可能產(chǎn)生危害性飛石，應(yīng)特別注意其填塞質(zhì)量，并作飛石距離驗算。

飛石距離驗算公式為

式中:R為飛石安全距離，m;k為飛石安全系數(shù)，一般k =1.0～2.0;W為最大藥包的最小抵抗線，m;n為最大藥包的爆破作用指數(shù)。

經(jīng)驗算，設(shè)計中可能產(chǎn)生的最大飛石距離R= 90 m。為防止爆破飛石影響運營鐵路線，須在爆破施工時采取有效手段加強(qiáng)防護(hù)，確保飛石距離控制在15 m以內(nèi)。起爆時，確保人員、機(jī)械設(shè)備撤離出爆源200 m以外。

6 結(jié)語

爆破后承臺基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)邊緣僅留下一個長10 cm、寬5 cm的切口，形成較為整齊的爆破面，很好地保護(hù)了承臺基礎(chǔ)，為后期施工打下了良好基礎(chǔ)。在渝涪鐵路軌枕上安置的爆破振動儀采集到的振動速度為0.57 cm/s，最遠(yuǎn)的一塊20 cm的石塊飛出爆心12 m。光面爆破技術(shù)很好地解決了對保留建(構(gòu))筑物的保護(hù)問題，在類似要求較高的工程中可以借鑒。

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(責(zé)任審編李付軍)

U455.6

A

10.3969/j.issn.1003-1995.2015.02.15

1003-1995(2015)02-0055-03

2014-07-17;

2014-08-19

郭堯(1983—)，男，湖南湘西人，助理研究員，碩士。