爆破施工在天橋拆除中的運用

蔡旭 張家龍

(中交一公局海威工程建設(shè)有限公司,北京 101119)

1 工程概況

京珠高速公路初建為雙向四車道,建成初期還能滿足運輸需要,隨著國家經(jīng)濟和公路交通運輸?shù)难杆侔l(fā)展,車流量越來越大,時常出現(xiàn)擁擠,已不能滿足南北公路交通運輸?shù)男枰?因此國家對該路進行擴建,在京珠高速信陽段上方有多座高架橋需要拆除,天橋橫跨高速公路,橋長53-57m,橋臺及拱座鑲嵌于路塹兩側(cè)的護坡內(nèi),橋梁凈空9-13m。由于車流量大,為加快施工進度,盡快恢復(fù)通車,以單座橋為單位,組建多支施工隊伍同時施工,采用控制爆破配合機械人工予以拆除,施工前進行精心設(shè)計,做到統(tǒng)籌安排工序、施工流水作業(yè),從全程封閉禁行開始,整個拆除控制在8 小時內(nèi)完成,8 小時后恢復(fù)通行。

2 天橋爆破拆除技術(shù)設(shè)計

2.1 天橋主體爆破切口設(shè)計

根據(jù)天橋結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境,同時為便于主體坍塌后二次破碎和清理,對斜腿支撐天橋的斜腿、橋面,拱形天橋兩端的縱向支撐墻及橋面進行分區(qū)分段延時爆破,使其依次分割坍塌解體。

2.1.1 斜撐天橋的爆破設(shè)計

在施工準備時先用風(fēng)鎬在橋墩和橋面的結(jié)合部進行破碎分離,使橋面與橋墩分開,然后用孔內(nèi)延時方法先對橋梁斜撐及橋面與橋墩結(jié)合部進行爆破切口,待橋面坍塌下落中進行橋面分割爆破(圖1)。

圖1 斜腿天橋爆切口剖面示意圖

2.1.2 拱形天橋爆破設(shè)計

在拱橋兩端靠近橋臺的拱圈,兩端的縱向支撐墻及橋面鉆孔爆破切口,使主體爆破后向下坍塌。為了利于坍塌、便于破碎,快速氣割分離與清理現(xiàn)場,對拱面、橋面進行分割爆破。采用延時起爆技術(shù),先起爆靠近橋臺兩端的切口,包括拱圈兩端切口、拱圈與橋面兩端縱向支撐墻及橋面兩端切口炮孔,爆后主體下降途中從中心向兩端依次延時起爆橋面切口,對其實施分割爆破(圖2)。

2.2 爆破孔網(wǎng)參數(shù)設(shè)計

2.2.1 斜撐橋爆破參數(shù)設(shè)計

圖2 拱形天橋爆破切口示意圖

2.2.1.1 斜撐爆破高度。在斜撐底部與頂部炸開大于斜撐高度三分之二的兩個切口,斜撐底部斷面邊長小于0.80m 段設(shè)計一排孔,與橋面結(jié)合部斷面邊長為0.80-1.00m 的斜撐設(shè)計兩排孔。

2.2.1.2 橋面分割爆破切口寬度。為了利于坍塌解體、便于分割清理,每間隔2m 開一爆破切口,切口寬3m,爆破按梅花形布孔,孔距、排距、孔深按該結(jié)構(gòu)實際厚度(實際抵抗線)確定。

2.2.2 拱形橋爆破參數(shù)設(shè)計

2.2.2.1 拱圈、縱向墻體爆破切口寬度。為了利于坍塌解體、便于分割清理,根據(jù)理論和類似工程經(jīng)驗,拱面爆破切口寬度應(yīng)大于該處厚度的2 倍,爆破按梅花形布孔,孔距、排距、孔深按該處實際厚度(實際抵抗線)確定。

2.2.2.2 橋面爆破切口寬度。為了利于坍塌解體、便于分割清理,每間隔2m 開一爆破切口,切口寬3m,爆破按梅花形布孔,孔距、排距、孔深按該結(jié)構(gòu)實際厚度(實際抵抗線)確定(圖3)。

2.3 單孔藥量計算

2.3.1 斜撐單孔藥量設(shè)計：斜撐單孔藥量按下式計算。

q=0.35Kb·Kf×Kp·Ah3

式中：

q- 單孔裝藥量(公斤)；

Kb- 破壞程度系數(shù)、松動、予裂、切割爆破時取0.8-1.0；要求碎塊散離原位爆破時取2-3；

A- 材料抗力系數(shù),只炸碎混凝土不炸斷鋼筋時取5.0；

Kf- 臨空面修正系數(shù),對混凝土梁柱爆破時取0.5 ；

Kp- 爆破厚度修正系數(shù),當(dāng)爆破厚度B 小于0.8 米時,Kp=0.9/B；當(dāng)爆破厚度B 等于或大于0.8 時,Kp=1。

2.3.2 橋面、拱面單孔藥量設(shè)計

橋面、拱面單孔藥量按下式計算。

q=K·a·b·B·Kf·Kp·Kx

式中：

q- 為單孔裝藥量(Kg)；

K- 為單位炸藥消耗量(Kg/m3)；

a- 孔距(m)；

b- 排距(m)；

B- 為切口位置的壁厚(m)；

Kf- 為炸藥修正系數(shù)；

Kp- 爆破程度修正系數(shù)；

Kx- 臨空面修正系數(shù)。

根據(jù)公式計算,天橋斜撐、橋面及拱面爆破孔網(wǎng)參數(shù)見表1。

表1 斜撐和橋面爆破孔網(wǎng)參數(shù)表

2.4 起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

2.4.1 起爆器材的選擇

在拆除爆破方法中,經(jīng)常采用的起爆器材為兩種：

方法一：電起爆器材

主要材料由電雷管材+導(dǎo)電線材+電源等構(gòu)成電起爆網(wǎng)路。優(yōu)點：起爆可靠,便于檢查。缺點：容易受到雜散、感應(yīng)、射頻等電流的影響,可能有不安全因素。起爆雷管的數(shù)量受到限制,對電源的要求條件很高。

方法二：塑料導(dǎo)爆管起爆器材

主要材料由塑料導(dǎo)爆管+導(dǎo)爆管雷管+連接件構(gòu)成起爆網(wǎng)路。優(yōu)點：抗干擾的性能較好,不會受到任何的電流、電壓影響。而且能夠連接很多種樣式的網(wǎng)路,起爆的雷管數(shù)量不受限。缺點：網(wǎng)路不用儀表檢測,因此對工作人員的技術(shù)條件要求很高。

這次橋梁爆破拆除工程,防止外來雜散電流、射頻電流及感應(yīng)電流引起早爆,同時此次準備的起爆雷管數(shù)量比較多,所以決定在此次爆破工程中使用非電塑料導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)來進行起爆,確保工程的安全性、可靠與準爆。

2.4.2 網(wǎng)路連接方法

由于此次爆破使用雷管、炸藥量較大,為了減小爆破振動,將采用分段位并延時起爆的技術(shù)方法,并將網(wǎng)路連接成為復(fù)式接力延時起爆網(wǎng)路。斜撐底層立柱每孔裝兩發(fā)瞬發(fā)雷管,孔外用瞬發(fā)雷管點火擊發(fā)；橋面孔內(nèi)用高段別雷管,爆破切口間(爆區(qū)間)低段毫秒雷管接力延時起爆,在主體坍塌途中爆破。起爆順序從斜撐開始,由下至上,橋面從中央開始,依次向兩側(cè)延時起爆。為了保證網(wǎng)路的安全性,網(wǎng)絡(luò)連接采取非電簇連接方式,將20 發(fā)雷管連接成為一個擊發(fā)點,沿橋兩側(cè)的防護欄,各擊發(fā)點連接成為雙管雙路復(fù)式起爆網(wǎng)路,并用非電脈沖擊發(fā)器或者擊發(fā)針擊發(fā)起爆(見圖4)。

圖4 雙管雙路復(fù)式起爆網(wǎng)路示意圖

2.5 爆破安全設(shè)計

2.5.1 預(yù)防拒爆措施

產(chǎn)生拒爆的主要原因有：火工品質(zhì)量原因；炮孔進水會引起導(dǎo)致炸藥、火工品受潮；工作人員操作技術(shù)熟練程度問題等因素,對拒爆問題應(yīng)該采取下面幾種措施防患：

防患措施一：要把握網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)

起爆網(wǎng)絡(luò)連接時爆破員要細心、認真、技術(shù)很熟練,不是專業(yè)人員和技術(shù)不熟練的爆破員不參與連接,以保證起爆網(wǎng)路的可靠性。

防患措施二：要把握火工品質(zhì)量

拆除工程的爆破火工品應(yīng)該使用相同廠、相同批次、相同型號的產(chǎn)品。在裝藥之前要對炸藥火工品的性能進行試驗,其中包括雷管的起爆能、延時時間、炸藥的爆炸力度等,試驗后確定性能良好才可以使用。

2.5.2 防止早爆的措施方法

為了防止早爆的發(fā)生,應(yīng)用非電起爆網(wǎng)路進行起爆。采用電雷管擊發(fā)非電起爆網(wǎng)路進行起爆時,要選用絕緣性好的導(dǎo)電線,敷設(shè)線路時要注意導(dǎo)線繞圈；點火擊發(fā)器或者擊發(fā)針待清場完畢后、具備起爆條件的時候,要提前十分鐘連接到擊發(fā)點。

2.5.3 飛石的控制措施

2.5.3.1 控制爆破小數(shù)飛石的最大飛行距離,應(yīng)根據(jù)lundborg 統(tǒng)計的規(guī)律,結(jié)合工程爆破施工的實際經(jīng)驗,擬爆工程藥孔爆破飛石飛行距離由下式進行計算：

Rmax=KT·K·D

式中：

R max - 最大飛石距離,m；

KT- 與爆破方式、填塞長度、地質(zhì)地形條件有關(guān)的系數(shù),廠房等控制爆破KT 取1.2-1.5(鋼筋混凝土取大值,磚結(jié)構(gòu)取小值)；

K- 炸藥單耗,kg/m3；

D- 藥孔直徑,mm。

此次爆破KT 取1.5；K 取(1.0-1.5),此次按取1.5 計算；D去36mm,將以上數(shù)據(jù)帶入公式中計算得：Rmax=81m。

2.5.3.2 飛石的防護措施

爆破構(gòu)件的裝藥位置,要用草袋、竹笆或鐵絲網(wǎng)進行遮擋,內(nèi)層要用草袋遮檔,外層要用竹笆或鐵絲網(wǎng)進行防護,最后用鐵絲固定好,用這個防護措施進行防護后,可以將飛石控制在15m 范圍內(nèi)(圖5、圖6)。

圖5 斜撐防護示意圖

圖6 立面支撐墻體防護示意圖

3 施工方案

3.1 拆除天橋上的廣告牌及防護網(wǎng)(圖7)。

圖7 拆除天橋上的廣告牌

3.2 協(xié)同路政、交警對京港澳高速信陽- 靈山段實施臨時封閉交通,引導(dǎo)過往車輛在大廣高速、107 國道或229 省道分流。

3.3 拆除天橋南北兩側(cè)各20m 范圍內(nèi)的波形護欄,并設(shè)置警戒線,所有機械進場整齊?？柯愤叺群?安全人員擺放反光錐、反光提示牌、進行安全警示,疏通人員并指揮車輛通行。安全警戒人員到位確保施工安全,天橋路口提前拉警戒進行封路,在封路時令下達后橋下距工作面200 米處擺放反光路錐、反光提示牌、進行安全警示,禁止車輛進入。

3.4 鋪設(shè)緩沖層：天橋南北兩側(cè)各10m 范圍內(nèi)鋪設(shè)彩條布(防止土方污染瀝青路面),然后攤鋪土方,覆土進行點面結(jié)合,裝載機推平散鋪厚度在30cm,天橋正下方堆放高度為1m。并在橋下敷設(shè)2 層輪胎,斜腿與橋面結(jié)合處、中央隔離帶上(先鋪4cm 后鋼板)鋪3 層輪胎。中央隔離帶注意保護此處通訊管線(圖8)。

圖8 鋪設(shè)緩沖層平面圖

3.5 鉆爆施工

3.5.1 道路禁行前施工準備

3.5.1.1 搭設(shè)施工平臺、劃分爆破區(qū)域、標孔。人員設(shè)備進場后,在禁行前,鉆孔施工組應(yīng)根據(jù)施工需要,用架子管搭設(shè)施工平臺,為鉆孔時工作準備；技術(shù)組應(yīng)按設(shè)計在橋上劃分爆破區(qū)、標注鉆孔位置,并標明孔間距、排距、孔深等孔網(wǎng)參數(shù)。

3.5.1.2 按技術(shù)設(shè)計進行爆破前的鉆爆施工準備(鉆孔、裝藥、防護及局部網(wǎng)絡(luò)連接)。

3.5.1.3 按技術(shù)設(shè)計準備好道路防護鋪墊材料(草簾、沙土、黃土等),并將防護材料裝好車停放于橋下道路兩側(cè),以便爭取防護時間。

3.5.1.4 破碎機械、挖掘機、運輸用平板車、垃圾車裝好土(路面防護用),裝車用鏟車,吊車等；氣割用氧氣瓶、燃氣瓶等,以上物資設(shè)備于爆破前一天到位,存放于安全警戒線外待命,主體爆破后立刻進場投入施工。

3.5.2 道路禁行后施工

3.5.2.1 按設(shè)計用草簾、沙土、黃土等對橋下高速公路路面進行防護。

3.5.2.2 橋體爆破主網(wǎng)絡(luò)連接、警戒、爆破,并進行爆后安全檢查(爆破15 分后進行)。

3.5.2.3 主體爆破坍塌,經(jīng)檢查情況正常后,破碎機械迅速進場對分割爆破切口處進行二次破碎。

3.5.2.4 氣割工進場對切口處鋼筋進行切割分離。

3.5.2.5 用吊車配合將分割開的路面進行吊運清理(周邊有場地時,將其吊到路邊二次破碎后清除；周邊無場地時,直接將其吊到平板車上拉出破碎處理)。

3.5.2.6 用鏟車配合裝車,人工配合清除路面上黃土等防護材料。

3.5.2.7 對道路進行檢查,符合通行條件時可放行通車。

4 結(jié)論

天橋經(jīng)爆破后整體全部落于緩沖層上,爆破處鋼筋外露,便于機械及氣割施工,為天橋分隔成小塊清除出高速公路范圍節(jié)約了時間,從道路禁行開始至爆破清理結(jié)束用時7 小時30 分,控制在8 小時內(nèi)。全線三十多座天橋同時拆除未出一起安全事故,因此爆破加機械拆除的方法能滿足施工要求,且安全可靠。