紧临重要建筑物碍航双曲拱桥爆破拆除_李贵阳.pdf
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1、第 40 卷第 2 期2023 年 6 月爆破BLASTINGVol 40No 2Jun 2023doi:10 3963/j issn 1001 487X 2023 02 018紧临重要建筑物碍航双曲拱桥爆破拆除李贵阳,熊英建(中交第二航务工程局有限公司,武汉 430040)摘要:艳洲电站大桥位于艳洲枢纽工程新建船闸、电站及泄水闸拟建坝址上,根据工程建设进度安排,对该桥予以拆除。艳洲电站大桥为双曲拱桥,桥梁全长 180 0 m,桥面宽 8 m,其地处彭山旅游风景区,周边有多处名胜古迹、企业厂房,环境复杂,与紧临既有电站大坝最近处为 8 m,与电站大坝箱梁桥紧接并共用一个桥台。限于现场作业条件,
2、最终决定采用爆破拆除工艺。为确保整个桥体可靠倒塌且解体充分、钢筋混凝土分离,采取抛掷爆破装药炸碎拱肋、拱柱、连梁等构件,单耗为 1 2 1 5 kg/m3。采用加强松动爆破炸毁桥墩,最大单墩药量为 480 kg,按照左重右轻的原则,使整桥似骨牌式向右岸方向倒塌。采用孔内延时孔外接力传爆网路,即孔内雷管采取 MS12 段,孔外工业电子雷管并联,起爆顺序为由左岸向右逐跨、墩起爆,保证桥体平稳逐跨有序垂直塌落,且不会对左岸桥台形成挤压冲击。通过在靠近左岸电站、滚水坝沿线 100 m 水下,预先敷设漏气 PVC,用空压机向管内打压形成气泡帷幕,有效减小水击波超压,从而降低了爆破振动和水击波对周边建(构
3、)筑物的影响。关键词:双曲拱桥;爆破拆除;紧临建筑物;抛掷爆破;气泡帷幕中图分类号:TU746 5文献标识码:A文章编号:1001 487X(2023)02 0123 09收稿日期:2023 01 11作者简介:李贵阳(1991 ),男,工程师、学士,从事水运工程施工技术管理,(E-mail)1085247473 qq com。Explosive Demolition of Double Arched Bridge ObstructingNavigation in Close Proximity to Important BuildingsLI Gui-yang,XIONG Ying-jian
4、(CCCC Second Harbor Engineering Co,Ltd,Wuhan 430040,China)Abstract:The Yan Zhou power station bridge was built on the proposed structure site of the Yan Zhou hub pro-ject,which included construction of a new ship lock,power station,and spillway gate Due to the progress of the engi-neering constructi
5、on,the bridge was dismantled The Yan Zhou power station bridge is a hyperbolic arch bridge witha total length of 180 0 m and a width of 8 m It is located in the Pengshan tourist scenic area,surrounded by manyfamous historical sites and enterprise factories The environment was complex,and the nearest
6、 distance from thebridge to the existing power station dam was 8 m The reinforced concrete box girder bridge of the power station damwas adjacent and shared a bridge pier with it Due to the working conditions on-site,blasting demolition was adoptedIn order to ensure the reliable collapse and complet
7、e disassembly of the entire bridge,as well as the separation ofsteel bars and concrete,the components such as arch ribs,arch columns,and connecting beams were pulverizedthrough throwing explosive devices,with a powder factor of 1 2 1 5 kg/m einforced loose blasting was used todestroy the bridge pier
8、s,and the maximum explosive charge for a single pier was 480 kg According to the principle ofheavy left and light right,the entire bridge was collapsed toward the right bank direction like a domino An inner-holedelay and out-hole relay initiation network was used The MS12 detonator was used for the
9、inner-hole delay,and theindustrial electronic detonators were used in parallel out of the holes The blasting order was from left bank to rightbank,and then from pier to pier,to ensure that the bridge collapsed orderly and vertically,without causing crushingimpact to the left bank bridge pier A leaky
10、 PVC was pre-laid underwater along a 100m line near the left bank powerstation and water roller dam An air compressor was used to press the air into the pipe to form an air bubble curtain,which effectively reduced the water shock wave overpressure,thereby reducing the impact of blasting vibration an
11、dwater shock waves on surrounding buildings and structuresKey words:double-curved arch bridge;demolition by blasting;adjacent building;throwing blasting;bubblecurtain成熟于 20 世纪 60 年代的双曲拱桥1,限于当时的技术水平及建设规模,多已无法满足当今大交通量运输服务需求,逐步成为危旧桥梁或碍航桥梁,此类桥梁面临拆除已是大趋势。为保护紧临构筑物安全,通常采用需要搭设支架的机凿法和吊移法拆除此类桥梁2。以艳洲枢纽工程碍航双曲拱桥
12、(艳洲电站大桥)为例,采用抛掷爆破和加强松动装药相结合的装药方式,成功实现爆破拆除,有效保护了紧临重要建筑物,可为类似工程提供借鉴和参考。1工程概况1 1工程环境湖南省澧县艳洲电站大桥始建于 20 世纪 90 年代,为三跨钢筋混凝土双曲拱桥,单跨跨径 53 m,全长 180 m,桥面宽8 m,河中共有2 个桥墩,右岸为一个独立桥台,左侧桥台位于河中鱼咀处与现有泄水闸相连。艳洲电站大桥属澧水石门至澧县航道建设工程艳洲枢纽工程中的碍航桥梁,为满足级航道通航标准,需对此桥进行拆除重建。大桥地处彭山旅游风景区,古澧州外八景之一的“思王祠”坐落于彭山山顶,千年古寺“彭山寺”雄踞于此,澧县烈士陵园原址亦在
13、彭山,为本县爱国主义教育基地之一。该桥西距常德远超塑业建筑群270 m、滟洲水利水电工程管理局 525 m、彭山寺845 m,南距腾飞化工厂办公楼 80 m,西南距东鹏陶瓷厂办公楼 140 m,东南距金源化工厂废弃厂房(危房)180 m,桥北端与电站大坝相距 8 m,与电站大坝箱梁桥紧接并共用一个桥台,桥底河流施工期水位约为32 m,水深约35 m,周边环境十分复杂。见图1。1 2桥梁构造桥梁净跨 50 m,净高 8 33 m,矢跨比 1/6,设计拱顶标高 47 46 m、河床标高 28 5 m。每跨设 4 根矩形钢筋混凝土拱肋,混凝土标号为 C20,截面为42 cm 60 cm,间距 1 9
14、2m(净间距 1 32 m),每跨拱肋间等间距设置 6 道钢筋混凝土系梁,系梁截面尺寸为 30 cm 60 cm,主拱圈顶上为预制安装的弧形钢筋混凝土盖板,弧形盖板上浇筑一层素混凝土。图 1爆破环境平面示意图(单位:m)Fig 1Surrounding environment of the blasting site(unit:m)中间腹拱为六孔,为立柱加系梁加预制拱圈结构,每孔设四根现浇钢筋混凝土立柱,断面尺寸为60 cm 65 cm,立柱高度分别为 7 5 m、4 2 m、1 2 m;4 根柱上部连为 T 型门字结构,厚度为 36 76 cm;相邻的 4 根门字形立柱框架上压盖厚 30 c
15、m厚弧形预制砼拱波板;拱顶填料为水泥砂浆和石灰三合土,厚度 40 cm,桥面为沥青混凝土桥面。桥墩为外围浆砌混凝土预制块,内部 150#埋石砼填心桥墩,桥墩底宽 4 0 m、顶宽 3 0 m,长11 88 m,高 10 m;承台直接落于河床上,断面为 T形结构,上层宽 5 2 m、长 13 08 m,下层宽 6 4 m、长 14 28 m、高 1 5 m;河床设 100#砼护底,河床标高为 28 5 m,承台埋入河床 1 5 m。见图 2。2拆除方案根据设计单位的建议,原拆除工艺拟采用桥下搭设满堂支架,机械、人工拆解,浮吊吊运的施工工艺。经过现场踏勘,待拆桥梁上游艳洲老船闸(300 t)闸室净
16、宽为12 m,下游引航道底高程为2833 m,大型浮吊设备无法驶入;待拆桥梁下游为断流航道,浮吊亦无法通行;因双曲拱桥结构受力复杂,为避免拆除过程中发生意外险情,故不考虑起重设备停放于桥面进行作业。经综合研判分析,决定在复杂环境下对此桥梁实施爆破拆除,爆破完成后,填筑临时通道,采用后退法将爆破残渣及填筑料同时挖除。421爆破2023 年 6 月图 2桥梁结构示意图(单位:m)Fig 2The bridge structure(unit:m)3爆破方案设计3 1技术难点(1)预处理难。双曲拱桥的主要受力和承重构件是桥墩(台)和拱肋,而上部结构为非受力结构构件。但预拆除这部分构件会影响甚至改变下部
17、结构的受力状况,且该桥建造年久,禁止大型机动车通行。如果不进行预处理,爆后增加水下破碎清运工作量,延长施工作业时间。因此,应在保证绝对安全的前提下进行必要的预拆除,限拆除照明、防撞护栏和路面铺装层等非承重受力构件,且应对称、平衡、均匀、分段、逐层拆除,同时加强安全监测。(2)桥北端紧连的水电设施防护难。曲拱桥受力结构特点决定,爆后桥梁坍塌,左岸桥台受推拉、挤压作用,可能影响紧临的箱梁桥稳定。(3)钻孔、装药、安全防护难。一是要加大爆破构件的量。适当加大需水下清理打捞的非受力、承重构件加大破坏范围。二是加大炸药单耗,变加强松动为弱飞散爆破,使构件钢筋、混凝土分离。三是水上、桥上垂直运送爆炸物品和
18、防护材料困难,防护作业难。(4)爆后破碎打捞清运难。由于双曲拱桥跨度大、构件截面小,钻孔爆破不易破碎分离,桥下水深流急,爆后水下破碎难、切割钢筋难、打捞清运难,周期长、风险大、成本高。(5)水中冲击波控制难。水下桥墩爆破和桥梁坍塌会形成水中冲击波,可能对水运航道停泊船只、紧临的水电枢纽设施,以及水生物造成不利影响。(6)起爆网路复杂,盲炮排除难。由于加大了爆破力度,钻孔量、装药量、雷管量增加,起爆网路复杂,一旦出现盲炮,水下排除难度大、风险高。3 2总体爆破方案为保证爆区周边景区、工厂、电站大坝箱梁桥安全,便于爆后清运,结合本桥结构特点并参考国内有关双曲拱桥成功拆除爆破案例3,4,采用精细爆破
19、拆除和机械切割破碎等相结合施工方案。为确保整个桥体定向倒塌且解体充分、钢筋混凝土分离,采取抛掷爆破装药炸碎拱肋、拱柱、连梁等构件5,加强松动装药炸毁桥墩6,同时设计不同的起爆顺序,使整桥似骨牌式向右岸方向倒塌。3 3预处理3 3 1拆除前准备工作(1)提前发布公告,设置警示标识,封闭交通,在待拆桥梁两头,设置护栏封闭施工区域。(2)预先拆除桥体管线、管道、灯杆、水管道、燃气管道等附属设施。严格按设计要求进行钻孔和防护标定。主要包括:围挡搭设,钻孔标定等。(3)用切割机或小型破碎机械将桥面与桥墩对应的位置分别对应拱肋开 30 cm 天窗,以便潜孔钻或三角钻向桥墩对应钻孔。另分别在各跨靠近拱顶的腹
20、拱顶开设 1 0 m 1 5 m 的天窗,以方便拱肋、拱柱爆破作业、爆破器材和防护材料运送。3 3 2预处理(1)采取小型吊车配合切割拆除桥上灯杆和铁制护栏,拆除搭(铺)设在桥外侧的各种电线、电缆。(2)用液压切割机切断桥两侧钢筋混凝土防撞护栏,用吊车或机械将其搬运至桥端运离。或用液压破碎锤由外向内破碎防撞护栏,用气割切割分离回收钢筋。(3)为保证爆破后桥体顺利按预定方向倒塌,防止左岸端桥上部坍塌后座影响其相连的发电站箱梁桥稳定,在起爆前将上部结构北侧第一排拱面板切断(保留钢筋)。3 4爆破参数3 4 1桥墩爆破参数(1)孔距:左跨桥墩对桥墩全部进行爆破,右跨桥墩仅对上半部位进行爆破。每个桥墩
21、体布 2 排,每排 3 个孔,孔间距 a=3 m;排间隔 0 5 m,两排错开 1 0 m;另在两排孔中间两端各布置 1 个炮孔。(2)炮孔深度:H左墩=13 3 m;H右墩=7 7 m。(3)炸药单耗:q=0 8 kg/m3。(4)装药量:Q左墩=qV=0 8 600=480 kg;521第 40 卷第 2 期李贵阳,熊英建紧临重要建筑物碍航双曲拱桥爆破拆除Q右墩=qV=0 8 315=252 kg。(5)单孔装药量:Q左墩单=480 8=60 kg;Q右墩单=252 8=31 kg。(6)装药结构:装药长度 9 6 m,采取分三段间隔装药见图 3,即下部耦合段 4 6 m、间隔 1 0 m
22、,中间耦合段装药 3 0 m、间隔 1 0 m,上段耦合段装药2 0 m。(7)填塞长度:L=13 3 4 6 1 0 3 0 1 0 2 0=1 7 m。见表 1。3 4 2拱肋爆破参数(1)孔距:最小抵抗线 W=B/2=42/2=21 cm,炮孔间距 a=35 cm。分别在右跨第 1、6 孔拱肋,中跨第 7 孔、拱顶、第 10、11、12 孔拱肋,以及左跨拱顶和左跨第 10、11、12、13、14、15、16、17、18 孔拱肋段分别布置 10 个炮孔,每段 3 15 m。如图 4 所示。见表 2、表 3。(2)炮孔深度:拱肋高 66 cm,拱肋上拱波交汇板厚 40 cm,炮孔深度取 85
23、 cm,其中肋梁内深45 cm。(3)炸药单耗:肋梁 q=1 5 kg/m3,拱肋上拱波q=0 5 kg/m3。(4)单孔装药量:Q肋=15 042 066 035,取 150 g。(5)拱肋装药量:Q=560 0 150=84 kg。图 3桥墩装药结构示意图(单位:cm)Fig 3Scheme of bridge pier charge structure(unit:cm)表 1桥墩爆破参数表Table 1Parameter table of bridge pier blasting爆破部位孔距/m排距/m孔数/个孔深/m 单耗/(kgm3)单孔药量/kg单墩药量/kg左墩31 0813 3
24、0 860480右墩31 087 70 831252图 4拱肋布孔示意图(单位:cm)Fig 4Arch rib hole diagram(unit:cm)表 2拱肋炮孔数量表Table 2Number of arch rib holes爆破部位右跨1#肋6#肋7#肋拱顶中跨10#肋 11#肋 12#肋 13#肋 14#肋 15#肋左跨拱顶 16#肋 17#肋 18#肋合计/个数量4040404040404040404040404040合计808012012080805603 4 3拱柱爆破参数左侧一跨半所有拱柱均布孔爆破。7 5 m 柱在上下两端各布 5 个孔,4 2 m 柱上下两端各布 4
25、 个孔,1 2 m 柱上下两端各布 2 个孔。如图 5 所示。见表 4、表 5。(1)孔距:最小抵抗线 W=B/2=60/2=30 cm,621爆破2023 年 6 月炮孔间距 a=45 cm。(2)炮孔深度:拱柱边长 66 cm,炮孔深度取43 cm。(3)炸药单耗:肋梁 q=1 2 kg/m3。(4)单孔装药量:Q柱=1 2 0 6 0 66 0 45,取 200 g。(5)拱柱装药量7 5 m 墩上柱:Q柱=10 200=2 0 kg,墩上柱装药:4 2 0=8 0 kg。4 2 m 肋上柱:Q柱=8 200=1 6 kg,3 排12 根装药:12 1 6=19 2 kg。1 2 m 肋
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