復(fù)雜環(huán)境下分離式立交橋爆破拆除技術(shù)

蔣文俊 唐春海 凌宇恒

(廣西大學(xué)資源環(huán)境與材料學(xué)院,廣西 南寧 530004)

復(fù)雜環(huán)境下分離式立交橋爆破拆除技術(shù)

蔣文俊 唐春海*凌宇恒

(廣西大學(xué)資源環(huán)境與材料學(xué)院,廣西 南寧 530004)

為實(shí)現(xiàn)橋體充分解體，在保證橋梁整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的前提下,在箱梁頂部開(kāi)了12個(gè)切割槽，極大方便了箱梁下部裝藥，同時(shí)采用孔外延時(shí)排間微差爆破技術(shù)，橋下預(yù)先鋪設(shè)防護(hù)沙袋，有效的降低了塌落體的觸地振動(dòng)，取得了理想的爆破效果。

立交橋，箱梁結(jié)構(gòu)，爆破拆除

1 工程概況

那廟分離式立交橋位于南寧市青秀區(qū)那廟(繞城高速K77+225處)，新規(guī)劃的南寧市鳳凰嶺—高速環(huán)路立交橋與原南寧那廟分離式立交橋路線沖突，需要對(duì)那廟分離式立交橋進(jìn)行爆破拆除。

1.1周?chē)h(huán)境

那廟分離式立交橋周邊均為在建的立交橋，西側(cè)約20 m有在建立交橋；東北側(cè)約100 m有高壓線鐵塔；天橋下方為正常運(yùn)營(yíng)的高速公路，高速公路中心隔離欄路面下埋有光纜，爆區(qū)環(huán)境如圖1所示。

1.2橋梁結(jié)構(gòu)

該橋全長(zhǎng)57.4 m，寬7.5 m，橋面內(nèi)寬6.5 m，距高速路面高6.6 m。上部主梁為2×25 m現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，下部橋臺(tái)為雙柱式，橋墩為單柱，基礎(chǔ)均為摩擦樁，兩側(cè)設(shè)橋臺(tái)和漿砌片石錐坡。全橋共兩跨，長(zhǎng)2×25 m；兩側(cè)有橋臺(tái)樁臺(tái)帽外伸長(zhǎng)3.7 m；護(hù)欄位于橋身兩側(cè)，高0.9 m，上寬0.25 m，下寬0.5 m；主梁高1.45 m，上部總寬7.5 m，內(nèi)寬6.5 m，上部橋面有0.1 m厚的鋪裝；主梁中間位置為箱梁，箱梁高1.45 m、上寬4 m、下寬3.5 m，箱梁頂厚0.2 m、底厚0.2 m、兩側(cè)壁厚0.3 m～0.7 m；主梁兩側(cè)為混凝土板，各寬1.75 m，厚0.15 m～0.3 m。橋墩位于天橋下部中間位置，為單柱，頂部支座厚0.2 m，橋墩直徑1.5 m，橋梁結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1.3工程技術(shù)要求及難點(diǎn)

1)待拆橋梁周邊環(huán)境復(fù)雜且對(duì)在建新橋和高速公路路面的保護(hù)等級(jí)要求高。爆破必須嚴(yán)格控制橋體塌落觸地振動(dòng)及爆破有害效應(yīng)，保證在建新橋、高速公路路面、高壓電線不受影響。

2)待拆橋梁整體一次性爆破，僅封閉高速公路2 h，要求在爆破前半個(gè)小時(shí)內(nèi)完成橋梁正下方路面的防護(hù)及警戒工作，爆破后一個(gè)半小時(shí)內(nèi)完成下行線半幅路面的塌落體解體、破碎、清運(yùn)、清洗路面和恢復(fù)護(hù)欄等工作。

3)為了爆破后鋼筋混凝土剝離效果更好，便于清理，待拆橋梁采用分塊粉碎性爆破，但炮孔數(shù)量多，炸藥消耗量大，爆破產(chǎn)生振動(dòng)大，起爆網(wǎng)路復(fù)雜和安全防護(hù)難度高。

2 爆破方案設(shè)計(jì)

2.1方案選擇

考慮到待拆橋梁周邊環(huán)境，須確保待拆橋梁不向西側(cè)發(fā)生偏移，為減小其塌落振動(dòng)對(duì)在建新橋的影響，利用孔外延時(shí)排間微差爆破技術(shù)使待拆橋梁主體先后塌落于覆蓋路面上的沙袋，達(dá)到分塊充分解體的爆破效果。再用機(jī)械對(duì)其進(jìn)行二次破碎解體，并用挖掘機(jī)和推土機(jī)對(duì)高速公路路面上的塌落體進(jìn)行清理。綜上所述,確定采用橋梁分塊解體粉碎性爆破拆除方案。

2.2橋梁的預(yù)處理

該橋下部為正常運(yùn)行的高速公路，所以箱梁底部跟橋側(cè)面無(wú)法正常鉆孔，為了方便鉆孔裝藥，同時(shí)為了橋體充分解體，在箱梁頂部用鉆孔機(jī)械切割出方形的凹槽用于箱梁的鉆孔爆破。根據(jù)該橋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以橋梁縱軸線為中心向兩邊開(kāi)槽，縱向切割出4個(gè)尺寸為3×0.8 m的槽口，橫向切割出8個(gè)3×1.5 m的槽口。

2.3爆破參數(shù)

全橋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)全部布孔。采用YT-20鑿巖機(jī)打眼，鉆頭直徑36 mm，炮孔直徑d=38 mm。

2.3.1橋身部分

1)炮孔參數(shù)。

橋面護(hù)欄高約0.9 m，上寬約0.25 m，中間寬0.2 m，下寬0.5 m；箱梁頂厚0.2 m、底厚0.2 m、兩側(cè)壁厚0.3 m、箱梁兩側(cè)混凝土板厚0.15 m～0.3 m。中心橋墩和兩側(cè)橋臺(tái)位置為實(shí)心，厚1.4 m；

各部分厚度B不等，炮孔深度L=B×2/3=0.14 m～0.3 m。炮孔間距a=0.5 m，排距b=0.3 m～0.4 m，三角形布置。

2)裝藥參數(shù)。

因混凝土厚度不一，則用截面積和孔距a=0.5 m計(jì)算一個(gè)截面上的所有炮孔裝藥量[1,2]。

Q截=qSa=(0.8～1.2)×3.98×0.5=1.6 kg～2.4 kg。

其中，q為單位炸藥消耗量，取0.8 kg/m3～1.2 kg/m3；S為截面面積，取3.98 m2；a為孔距，取0.5 m。

計(jì)算得截面裝藥量Q截=1.6 kg～2.4 kg，為了便于裝藥，孔深為0.13 m～0.2 m時(shí)裝50 g，孔深為0.3 m左右時(shí)裝100 g，單個(gè)斷面藥量為1.8 kg，與計(jì)算值相符。

2.3.2橋墩部分

1)炮孔參數(shù)。

橋墩高h(yuǎn)=8.4 m，直徑B=1.5 m，水平布置炮孔。炮孔深度L=B×2/3=1 m，炮孔間距a=0.6 m，布置一排炮孔。

2)裝藥參數(shù)。

單孔裝藥量Q墩=qaπ(B/2)2=0.75 kg(q取0.7 kg/m3)。

橋墩炮孔數(shù)12個(gè)，用藥量約9 kg。

橋梁各部位爆破參數(shù)如表1所示，布孔形式如圖3所示。

表1 爆破參數(shù)

2.4起爆網(wǎng)路

為了控制爆破振動(dòng)和塌落體觸地振動(dòng)，提高爆破效果，采取孔外延時(shí)排間微差的起爆網(wǎng)路，橋身采用從中間到兩側(cè)的爆破順序，排間全部用起爆時(shí)間為50 ms的導(dǎo)爆管雷管進(jìn)行延時(shí)控制。

采用大把抓簇聯(lián)的方式，用兩發(fā)MS3段連接管由兩側(cè)向中間進(jìn)行接力串聯(lián)。采用復(fù)式跳線網(wǎng)路確保延時(shí)傳爆準(zhǔn)確。該方式可有效減少同段爆破藥量，并且對(duì)橋體各部位是逐步均勻卸載，起爆網(wǎng)路圖如圖4所示。

3 爆破安全及防護(hù)措施

1)為了控制橋梁爆破產(chǎn)生的飛石危害，在起爆網(wǎng)路聯(lián)網(wǎng)完畢后，在橋面炮孔上設(shè)置2層防護(hù)設(shè)施，第1層為橡膠炮被覆蓋層并用土袋壓實(shí)，第2層用地毯進(jìn)行覆蓋；對(duì)墩柱和樁基采用多層安全防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行柔性防護(hù)[3],如圖5所示。

2)為了保護(hù)高速公路路面和控制觸地振動(dòng)的危害，于橋梁正下方采用黃土加沙袋緩沖墊層防護(hù)作為本次橋梁爆破減振的主要措施。

3)為了防止塌落混凝土渣對(duì)路面造成損壞，在路面上預(yù)先鋪設(shè)一層黃土，再在黃土上鋪設(shè)一層沙袋緩沖保護(hù)墊層，見(jiàn)圖5。

4)為保護(hù)在建立交橋，對(duì)在建立交橋?qū)嵤┙w防護(hù)，具體做法是在待拆除橋梁正對(duì)新建立交橋的護(hù)欄上掛兩層致密的防護(hù)網(wǎng)。

5)在爆破前對(duì)警戒范圍內(nèi)人員進(jìn)行撤離，并對(duì)高速公路截流，警戒范圍內(nèi)的各路口派專(zhuān)人警戒，確保萬(wàn)無(wú)一失[4]。

4 爆破效果及經(jīng)驗(yàn)體會(huì)

4.1爆破效果

從無(wú)人機(jī)航拍橋梁爆破過(guò)程分析看，先是橋墩起爆，緊接著橋面從兩側(cè)向中心依次起爆，最后橋梁坍塌。這說(shuō)明了孔外延時(shí)排間微差控制爆破到位，如圖6所示。

從爆破效果看，橋梁塊體完全塌落于高速路面堆填的沙袋上，爆破部位鋼筋、混凝土解體充分，橋梁塌落振動(dòng)對(duì)埋設(shè)在高速公路中心隔離帶內(nèi)的光纜、西側(cè)在建立交橋鐵架和東北側(cè)高壓線鐵塔橋均未造成損害，這說(shuō)明了炸藥單耗選擇合理和防護(hù)措施控制到位。本次爆破在僅僅2 h的時(shí)間內(nèi)完成路面防護(hù)，塌落體解體、破碎，清渣等工作，確保了高速公路在2 h內(nèi)順利通車(chē)。

4.2爆破振動(dòng)允許速度

本次爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)采用TC-4850爆破測(cè)振儀，橋梁拆除爆破現(xiàn)場(chǎng)，在距離橋約20 m在建新橋測(cè)得實(shí)際振動(dòng)速度峰值為1.38 cm/s,東北側(cè)約100 m高壓鐵塔測(cè)得實(shí)際振動(dòng)速度峰值為0.26 cm/s。監(jiān)測(cè)結(jié)果遠(yuǎn)小于GB 6722—2014爆破安全規(guī)程中規(guī)定的一般民用建筑安全允許質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度規(guī)定[5,6]。

本次爆破針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)箱梁做了預(yù)處理，采用多打孔、少裝藥的粉碎性爆破設(shè)計(jì)方案，經(jīng)精心施工，嚴(yán)格管理，爆破拆除取得成功。總結(jié)經(jīng)驗(yàn)如下：

1)箱梁結(jié)構(gòu)橋梁底部鉆孔、裝藥難度大，針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，精心的計(jì)算，在箱梁頂部預(yù)先開(kāi)切割槽，方便了箱梁底部裝藥，有效的提高了爆破效果。

2)從各方面分析橋梁特點(diǎn)及周邊環(huán)境，制定切實(shí)可行的爆破方案，并嚴(yán)格按照爆破方案施工，確保施工中各環(huán)節(jié)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，才能達(dá)到預(yù)期的爆破效果。

[1] 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．

[2] 汪旭光．中國(guó)典型爆破工程與技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社，2006．

[3] 王浩州,嚴(yán)東晉,年鑫哲，等.高架橋爆破拆除塌落震動(dòng)的測(cè)試與分析[J].爆破,2014,31(1):144-149．

[4] 徐鵬飛,蓋四海,張英才.運(yùn)行中的高速公路跨線橋梁的拆除爆破[J].工程爆破,2014,20(3):16-19.

[5] GB 6722—2014,爆破安全規(guī)程[S].

[6] 王文輝,趙 根.大型城市高架橋爆破拆除振動(dòng)特性[J].工程爆破，2014,20(5):41-45.

Blastingdemolitiontechnologyofseparationoverpassincomplicatedsurroundings

JiangWenjunTangChunhai*LingYuheng

(SchoolofResources,EnvironmentandMaterials,GuangxiUniversity,Nanning530004,China)

In order to make the bridge disintegrate completely, and ensure the stability of the overall structure of the bridge. In this premise, 12 cutting grooves were opened at the top of the box girder, it greatly facilitates the loading of the lower part of the box girder. At the same time, the use of inter hole delay, inter row millisecond blasting technology, laying sandbags under the bridge, effectively reduce the ground motion of falling bodies. The ideal blasting effect has been obtained.

flyover, box girder stucture, demolition blasting

1009-6825(2017)30-0086-03

2017-08-13

蔣文俊(1992- )，男，在讀碩士

唐春海(1971- )，男，博士，副教授

U445.6

A