大跨径斜拉索桥爆破拆除

邱进芬,夏 军,肖志武,周俊珍

(国防科学技术大学, 湖南长沙 410072)

大跨径斜拉索桥爆破拆除

邱进芬,夏 军,肖志武,周俊珍

(国防科学技术大学, 湖南长沙 410072)

介绍了 760 m长大跨径斜拉索桥的控制爆破拆除的方案选择,详述了桥梁爆破参数、炮孔设计及起爆网路,分析了爆破安全距离。根据斜拉索桥的结构特点及周边环境情况,对其主要受力构件索塔桥墩、锚固墩、索塔进行充分爆破,对其它桥墩进行局部爆破;采用逐段微差起爆有效的控制了爆破振动、桥面塌落振动等危害,利用桥梁自重及逐段垮塌时的应力变化增强桥梁上部结构的解体、破碎效果。

大跨径斜拉桥;爆破拆除;爆破方案;爆破参数

1 工程概况

因长永高速连接线改扩建需要,拟将黑石渡浏阳河大桥爆破拆除。大桥东西两侧横跨浏阳河堤,西侧延长线桥面下有一仓库;东西向距大桥东边 10 m处有两栋居民楼;大桥东南向,距桥约 150 m处有一民房,170 m处有一排灌站;桥梁河底构筑物复杂,桥南侧约 30 m处有浏阳至长沙自来水管道、约20 m处有一管道检修井、约 5 m处有供电线路,桥梁北侧约 50 m处有市内自来水管道,周围环境如图1所示。

图1 大桥周围环境示意

2 桥梁结构

如图2所示,待拆大桥为钢筋混凝土独塔斜拉索桥,全桥长 760 m,共 39跨,独塔斜拉桥 100 m;桥面以上主塔高 24.8 m,桥面宽 24 m,双向四车道;东岸 13跨 224 m,为正跨径连续梁;西岸 14跨 224 m,为正跨径连续梁;河中 10跨 196 m,为斜跨径连续梁。

图2 桥型结构及桥桩示意

桥上部结构为连续箱梁,沿桥径方向设中肋一根、边肋两根,梁间距 9 m。中肋高 1.28 m、宽 0.7 m;边肋高 1.28 m、宽 0.6 m。垂直于主边肋方向设有横隔板,隔板间距 2.0 m、高 1.28 m、厚 0.2 m;箱梁底板厚 0.08 m,现浇 50#RC;箱梁顶板原设计为0.04 m厚预制 FC板,板上现浇 0.12 m厚桥面。经加固后,中肋加高 0.45 m,材料 40#RC,边肋加高0.3 m,材料 40#RC,桥面加厚 0.14 m,材料为 30#RC。

桥墩支承于钻孔桩式钢护筒承台上,每排 3个桥墩,跨径 16 m,主塔桥墩直径 2.0 m,其余桥墩直径1.0 m。

3 方案选择

因工程要求从河床以上将全桥一次性爆破拆除,并将陆地及水中建筑渣土全部清运,爆破宜选在枯水期进行,此时河水面窄,水深小,船只通行少,有利于桥梁爆破倒地后的二次破碎,回收废旧材料及清运残渣,爆破方案如图3所示。

方案Ⅰ对索塔相邻两跨桥面、中肋、边肋和隔板进行爆破破碎,水中破碎与清渣难度降低,对主航道影响小,但因桥面经加固后,配筋密集,且有多层钢筋,钻孔施工难度大,爆破施工周期长。方案Ⅱ未对桥面、中肋及边肋实施爆破,上部结构将整体坍塌,水中破碎与清渣难度大且需构筑围堰,对主航道影响大,但爆破工艺较简单,施工难度较小。考虑到施工难度拟采用方案Ⅱ。

图3 爆破方案表述

4 爆破设计

4.1 爆破参数

采用爆破方案Ⅱ,对索塔、索塔桥墩、锚固墩及其它桥墩实施爆破,爆破参数如表1所示。

表1 爆破参数

4.2 炮孔设计

(1)索塔炮孔。设计索塔向正东方向倒塌,在同一个截面上沿圆周长分主次布置多排炮孔。在各截面上,由下而上将主次炮孔错开,并保证同心上有一个药包,如图4所示。

图4 索塔炮孔布置示意

图5 炮孔设计及装药形式示意

(2)锚固墩炮孔。在梯形截面钻水平孔,爆破后使混凝土全部脱离锚索,孔距 0.4 m,排距 0.4 m,孔深 1.2 m,如图5所示。(3)下部结构炮孔。桥下部结构,只有圆柱体和长方体两种结构,对截面为圆的桥墩采用沿径向钻孔。在同一个截面上沿圆周长分主次布置多排炮孔。在各截面上,由下而上将主次炮孔错开,并保证同心上有一个药包,布孔方式见图4。

4.3 起爆网路

装药分布在东西 39跨的 117个桥墩上,采用一次点火,按预定的顺序逐段微差起爆。

4.4 安全距离

(1)爆破振动。根据《爆破安全规程》(GB6722-2003)中给出的爆破振动速度公式 v=α计算,将爆破点距保护建筑物的距离 R、最大微差段药量 Q、k=32.1、α=1.57代入此公式得出的结果见表2。

表2 爆破振动计算结果

(2)桥面塌落振动。全国工程爆破人员统一培训教材《工程爆破理论与技术》推荐的塌落振动速度公式为 :,将被冲击地面中心距保护建筑物的距离 R、下落桥面的线质量M、桥面距地面高度 H、重力加速度 g=9.81 m/s2、kt=3.37、β=1.66代入此公式计算出的结果见表3。

表3 塌落振动速度计算结果

(3)爆破飞石。文献[4]推荐的爆破飞石距离公式为:RF=70q0.58,将炸药单耗 q=2 kg/m3代入得 RF=104.7 m,因此本工程需对爆破飞石进行严密的防护。

(4)空气冲击波。文献[4]推荐的爆破空气冲击波安全距离公式为 Rc=KcQ,将装药量 Q=16 kg、Kc=1～2代入公式计算得到 Rc=4～8 m,表明爆破空气冲击波对距离最近的民房玻璃不会造成危害。

5 结 论

(1)对于大型桥梁爆破,需全面收集桥梁结构、桥梁周边环境、河流水文、河底构筑物资料,为方案制定提供指导。

(2)逐段微差起爆可有效控制爆破振动、桥面塌落振动等危害,且可利用桥梁自重及逐段垮塌时的应力变化增强桥梁上部结构的解体、破碎效果。

[1] GB6722—2003.爆破安全规程[S].

[2] 于亚伦.工程爆破理论与技术 [M].北京:冶金工业出版社,2004.

[3] 汪旭光,于亚伦.拆除爆破理论与工程实例[M].北京:人民交通出版社,2008.

[4] 刘殿中.工程爆破实用手册 [M].北京:冶金工业出版社,1999.

2011-06-26)

邱进芬 (1958-),男,副教授,主要从事爆破工程、土木工程教学、研究。