大跨徑斜拉索橋爆破拆除

邱進芬,夏 軍,肖志武,周俊珍

(國防科學技術大學, 湖南長沙 410072)

大跨徑斜拉索橋爆破拆除

邱進芬,夏 軍,肖志武,周俊珍

(國防科學技術大學, 湖南長沙 410072)

介紹了 760 m長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、炮孔設計及起爆網路,分析了爆破安全距離。根據斜拉索橋的結構特點及周邊環境情況,對其主要受力構件索塔橋墩、錨固墩、索塔進行充分爆破,對其它橋墩進行局部爆破;采用逐段微差起爆有效的控制了爆破振動、橋面塌落振動等危害,利用橋梁自重及逐段垮塌時的應力變化增強橋梁上部結構的解體、破碎效果。

大跨徑斜拉橋;爆破拆除;爆破方案;爆破參數

1 工程概況

因長永高速連接線改擴建需要,擬將黑石渡瀏陽河大橋爆破拆除。大橋東西兩側橫跨瀏陽河堤,西側延長線橋面下有一倉庫;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;橋梁河底構筑物復雜,橋南側約 30 m處有瀏陽至長沙自來水管道、約20 m處有一管道檢修井、約 5 m處有供電線路,橋梁北側約 50 m處有市內自來水管道,周圍環境如圖1所示。

圖1 大橋周圍環境示意

2 橋梁結構

如圖2所示,待拆大橋為鋼筋混凝土獨塔斜拉索橋,全橋長 760 m,共 39跨,獨塔斜拉橋 100 m;橋面以上主塔高 24.8 m,橋面寬 24 m,雙向四車道;東岸 13跨 224 m,為正跨徑連續梁;西岸 14跨 224 m,為正跨徑連續梁;河中 10跨 196 m,為斜跨徑連續梁。

圖2 橋型結構及橋樁示意

橋上部結構為連續箱梁,沿橋徑方向設中肋一根、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,現澆 50#RC;箱梁頂板原設計為0.04 m厚預制 FC板,板上現澆 0.12 m厚橋面。經加固后,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筒承臺上,每排 3個橋墩,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,爆破宜選在枯水期進行,此時河水面窄,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殘渣,爆破方案如圖3所示。

方案Ⅰ對索塔相鄰兩跨橋面、中肋、邊肋和隔板進行爆破破碎,水中破碎與清渣難度降低,對主航道影響小,但因橋面經加固后,配筋密集,且有多層鋼筋,鉆孔施工難度大,爆破施工周期長。方案Ⅱ未對橋面、中肋及邊肋實施爆破,上部結構將整體坍塌,水中破碎與清渣難度大且需構筑圍堰,對主航道影響大,但爆破工藝較簡單,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 爆破設計

4.1 爆破參數

采用爆破方案Ⅱ,對索塔、索塔橋墩、錨固墩及其它橋墩實施爆破,爆破參數如表1所示。

表1 爆破參數

4.2 炮孔設計

(1)索塔炮孔。設計索塔向正東方向倒塌,在同一個截面上沿圓周長分主次布置多排炮孔。在各截面上,由下而上將主次炮孔錯開,并保證同心上有一個藥包,如圖4所示。

圖4 索塔炮孔布置示意

圖5 炮孔設計及裝藥形式示意

(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)下部結構炮孔。橋下部結構,只有圓柱體和長方體兩種結構,對截面為圓的橋墩采用沿徑向鉆孔。在同一個截面上沿圓周長分主次布置多排炮孔。在各截面上,由下而上將主次炮孔錯開,并保證同心上有一個藥包,布孔方式見圖4。

4.3 起爆網路

裝藥分布在東西 39跨的 117個橋墩上,采用一次點火,按預定的順序逐段微差起爆。

4.4 安全距離

(1)爆破振動。根據《爆破安全規程》(GB6722-2003)中給出的爆破振動速度公式 v=α計算,將爆破點距保護建筑物的距離 R、最大微差段藥量 Q、k=32.1、α=1.57代入此公式得出的結果見表2。

表2 爆破振動計算結果

(2)橋面塌落振動。全國工程爆破人員統一培訓教材《工程爆破理論與技術》推薦的塌落振動速度公式為 :,將被沖擊地面中心距保護建筑物的距離 R、下落橋面的線質量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代入此公式計算出的結果見表3。

表3 塌落振動速度計算結果

(3)爆破飛石。文獻[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,因此本工程需對爆破飛石進行嚴密的防護。

(4)空氣沖擊波。文獻[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代入公式計算得到 Rc=4～8 m,表明爆破空氣沖擊波對距離最近的民房玻璃不會造成危害。

5 結 論

(1)對于大型橋梁爆破,需全面收集橋梁結構、橋梁周邊環境、河流水文、河底構筑物資料,為方案制定提供指導。

(2)逐段微差起爆可有效控制爆破振動、橋面塌落振動等危害,且可利用橋梁自重及逐段垮塌時的應力變化增強橋梁上部結構的解體、破碎效果。

[1] GB6722—2003.爆破安全規程[S].

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

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

[4] 劉殿中.工程爆破實用手冊 [M].北京:冶金工業出版社,1999.

2011-06-26)

邱進芬 (1958-),男,副教授,主要從事爆破工程、土木工程教學、研究。