溆浦县溆浦大桥爆破拆除_周明安.pdf

溆浦县溆浦大桥爆破拆除周明安1,周晓光1,周如贤,周俊珍1,赵良玉1,刘丰博1(1.湖南铁军工程建设有限公司,湖南 长沙 4 1 0 0 0 3;2.湖南省第六工程有限公司,湖南 长沙 4 1 0 0 0 3)摘 要:溆浦县溆浦大桥为钢筋混凝土双曲拱桥,进行过加固处理,桥梁处在县城城区,环境复杂,周边被保护目标有文物、危房,桥下污水管、自来水管等。选择了桥墩爆破为主,腹拱拱肋小爆破缺口为辅的爆破方案,采用逐跨逐组逐孔电子雷管起爆网路,控制爆破振动。通过腹拱爆破缺口位置及起爆时间选择,使上部结构坍塌最先着地点避开桥下保护污水管;结合现场情况对污水管、自来水管采取不同的防护方法,同时有效降低了塌落振动,对爆破飞散物采取三道防护。最终成功实施了爆破拆除,爆破达到了理想的爆破效果。关键词:双曲拱桥;复杂环境;爆破拆除;腹拱拱肋小爆破 溆浦县溆浦大桥爆破拆除工程,具有复杂的施工环境,特别要满足对文物、危房、桥下污水管、自来水管等的保护要求。该桥属于加固过的钢筋混凝土双曲拱桥,本文结合类似桥梁爆破拆除的经验,选择了桥墩爆破为主,腹拱拱肋小爆破缺口为辅的爆破方案。桥墩深孔3 9个,拱肋浅孔1 9 2个,使用6 0 0k g乳化炸药,3 0 0发电子雷管,成功实施爆破拆除,达到了理想的爆破效果,为类似桥梁爆破拆除施工积累了经验。1 工程概况1.1 桥梁结构待拆除的溆浦大桥始建于1 9 7 1年,总长2 8 0m,其中主桥长2 3 7.1m,桥宽1 3.5m。主桥两端为引桥,北侧引桥有一段横跨在警予西路上,长度1 0m,桥梁结构如图1所示。图1 桥梁结构桥梁主体结构为2台4墩5跨(由北至南依次编号0至5号)。主桥上部构造为5m4 1m跨径双曲拱结构。主拱圈由6条拱肋组成,拱肋截面尺寸为3 1c m(高)2 9c m(宽),肋间间距1.5 8m,拱肋上预制安装1 5号混凝土拱波,肋间在跨中1 0m范围内设置三道横系梁。全桥上部构造共设置3 0跨腹拱,采用净跨径3.3m,净矢跨比为1/5的圆弧形拱圈结构形式,腹拱圈厚2 5c m。桥墩、拱圈上设置横墙,横墙材料为混凝土块体砌筑。下部构造为重力式桥墩和U型桥台,材料为浆砌片石结构。桥墩结构尺寸见表1。表1 桥墩结构尺寸部位名称长/c m宽/c m高/c m1号桥墩1 5 0 02 5 07 0 02号桥墩1 7 1 65 0 06 0 03号桥墩1 4 1 92 5 07 0 04号桥墩1 5 1 22 5 07 0 0 因溆浦大桥结构承载力不能满足交通量和荷载等级要求,且鉴定为5类危桥,于2 0 0 4年进行了加固改造施工,对大桥的主要承重结构进行加固:主拱圈拱肋下缘增加厚度为2 5c m的钢筋混凝土加劲板;拆除老桥桥面系及拱腔柔性填料,换填2 0号小石子混凝土砌片石等刚性填料;行车道采用钢筋混凝土整体板;对桥墩基础局部淘空处采用抛填大块石或局部压浆处理;对原老桥主拱拱肋侧面混凝土有剥落和松动I S S N1 6 7 1 2 9 0 0C N4 3 1 3 4 7/T D采矿技术 第2 3卷 第2期M i n i n gT e c h n o l o g y,V o l.2 3,N o.22 0 2 3年3月M a r.2 0 2 32DOI:10.13828/ki.ckjs.2023.02.040处用环氧胶泥修补。2 0 2 2年,因桥梁现状与城市的交通和发展极不相适应,决定拆除重建。1.2 周围环境溆浦大桥位于湖南省怀化市溆浦县老城区,跨越溆水,桥下水深度约2m,桥梁及周围环境如图2所示。北岸各保护目标与0号桥台距离分别为:北侧警予路1 0 0m;西北侧警予学校2 0 0m,故居4 0m,图2 溆浦大桥周围环境陈列馆1 9m,纪念馆家属楼1 0m;东北侧屈子亭1 2m,华晟大酒店2 5m,锦源惠丰大酒店6 5m,金茂大厦1 5 5m。距离桥梁北端河堤4m河床上有一条东西走向平行于河堤且从桥下穿过的污水管道。南岸各保护目标与5号桥台距离分别为:东南侧供销社宾馆1 1m,民宅3 0m;西南侧仁和宾馆1 1m,民宅3 5m。距离桥梁南端河堤4m河床下有一条东西走向平行于河堤的污水管道。桥梁东侧3 1 0m处有一座浮桥。桥梁西侧距大桥约78m处有一条由南向北平行于大桥的自来水管道,管道位于河床上,表面约有0.5 1m的覆盖层。2 爆破方案2.1 工程特点及难点(1)环境复杂。桥梁所处位置在溆浦县老城区,建筑物密集,人员集中。需保护的建筑物有学校、宾馆、商店、住宅、文物、污水管、自来水管道等。向警予故居是国家重点文物保护单位,划定的文物保护范围东至溆浦大桥桥基,桥梁处在文物保护单位的建设控制地带。向警予同志纪念馆家属楼为D级危房,墙体有多道2c m上下贯通的裂缝。爆破需严格控制振动、飞散物。(2)桥梁爆破坍塌后巨大的自重、冲击必然会作用在桥梁下2条污水管上,需采取有效的防护措施。自来水管道是城区主供水管,与桥梁平行距离近,管道在水下状况不明,因水流冲刷水管有些部位可能暴露甚至处于悬空状态,爆破产生的涌浪、振动均可能导致自来水管发生位移破裂。污水管及自来水管道均不能发生破裂损坏情况。(3)桥梁进行过加固,拱肋下加固的2 5c m钢筋混凝土加劲板,会影响腹拱爆破效果,难以形成贯通的爆破缺口。桥面为钢筋混凝土结构,桥墩上部立墙外部为混凝土砌块,内填填料,给钻孔作业增加难度。(4)溆浦大桥是县城主要交通要道,需最大限度地减少大桥拆除到建设新桥施工时间,此次桥梁爆破施工工期只有8d。2.2 总体爆破方案拱肋采用浅孔爆破,桥墩采用深孔爆破方式,选用电子雷管起爆网路,使桥梁由南向北、由东向西逐跨坍塌。爆破部位如图3所示。721周明安,等:溆浦县溆浦大桥爆破拆除图3 爆破部位示意 选择桥墩爆破为主、拱肋爆破为辅的爆破方案。1至4号桥墩采用在桥面钻垂直炮孔爆破,爆破需达到使河床以上部分桥墩充分解体的目的,确保桥梁可靠坍塌。在桥墩两侧桥拱第二个腹拱处对拱肋进行爆破,爆破切口不小于1m。尽管爆破部位拱肋间加固部分难以形成连续缺口,但上部结构坍塌时可在爆破部位产生折断。0号、5号桥台及桥台处主拱不实施爆破,目的是使第1跨、第5跨上部结构最先落地点在1号、4号桥墩处,避开靠近桥台下的污水管。2.3 预处理因桥梁为危桥,进行预拆除时不得破坏桥梁的主要承重结构和构件,尽量减少对非承重辅助设施的拆除,只对桥上路灯柱,大桥两侧的电力、通信、有线电视、视频监控、交通信号等管线实施拆除;采用机械在桥面布设工作孔,便于人员作业。2.4 爆破参数及装药结构2.4.1 桥墩爆破参数及装药结构采用潜孔钻机在桥面垂直钻孔,孔径1 1 5mm,共3 9个炮孔。1号、4号桥墩布置一排炮孔,每个桥墩8个炮孔;3号桥墩布置一排7个炮孔;2号桥墩布置2排炮孔,每排8个炮孔,共1 6个炮孔。炮孔深度为1 3m左右,桥墩部分深度为6.5m左右。装药在桥墩位置,装药长度均为5m,桥墩上立墙不装药。单位耗药量平均取7 0 0g/m3,桥墩端部炮孔药量适当减少,逐孔确定药量及装药结构。采用直径3 2mm,每支3 0 0g,每支长度3 3c m的乳化炸药。装药固定在竹片上,至下而上不同线装药密度,连续装药结构。每个炮孔设置23发电子雷管。装药前炮孔底部填塞0.5m左右沙子调整孔深,确保装药在设计位置,沙子也起缓冲层作用。炮孔上部采用沙子填塞,填塞至桥面孔口。1号墩长1 5m、宽2.5m。钻8个炮孔,炮孔间隔1.6 6m,最小抵抗线为1.2 5m。炮孔布置如图4所示,单孔药量及装药形式见表2。图4 1号桥墩炮孔布置示意表2 1号墩单孔药量及装药形式炮孔编号装药量/k g炸药支数/支装药形式(自下而上)11 0.23 43支2层,2支1 4层21 2.34 14支3层,3支3层,2支1 0层31 3.84 65支2层,4支2层,3支4层,2支8层41 3.84 65支2层,4支2层,3支4层,2支8层51 3.84 65支2层,4支2层,3支4层,2支8层61 3.84 65支2层,4支2层,3支4层,2支8层71 2.34 14支3层,3支3层,2支1 0层81 0.23 43支2层,2支1 4层 1号桥墩3 6号炮孔装药结构如图5所示。图5 1号桥墩3 6号炮孔装药结构示意821采矿技术2 0 2 3,2 3(2)2号桥墩墩长1 7.1 6m、宽5m,布置南北2排炮孔,排距1.6m,最小抵抗线为1.7m,炮孔间距1.8 9m。2排炮孔爆破参数及装药结构相同,南侧炮孔单孔药量及装药形式见表3。表3 2号墩南侧单孔药量及装药形式炮孔编号装药量/k g炸药支数/支装药形式(自下而上)南11 5.35 15支1层,4支4层,3支8层,2支3层南21 7.15 75支4层,4支4层,3支5层,2支3层南31 7.15 75支4层,4支4层,3支5层,2支3层南41 7.15 75支4层,4支4层,3支5层,2支3层南51 7.15 75支4层,4支4层,3支5层,2支3层南61 7.15 75支4层,4支4层,3支5层,2支3层南71 7.15 75支4层,4支4层,3支5层,2支3层南81 3.84 65支2层,4支2层,3支4层,2支8层 2号桥墩端部南侧1号、北侧1号炮孔装药结构如图6所示。图6 2号桥墩炮孔装药结构示意2.4.2 腹拱爆破参数及装药结构炸拱肋。拱肋共6条,拱肋宽0.2 9m,高度为0.9m(包括拱肋0.3 1m,加固部分0.1 5m,拱板0.4 4m)。在1至4号桥墩南北两端第2个腹拱内,使用手风钻机钻垂直炮孔,孔径为4 0mm,单个腹拱中每条拱肋上钻4个炮孔,每个腹拱2 4个孔,8个切口,炮孔总计1 9 2个。炮孔间距为3 0c m,炮孔深度为7 0c m,单位耗药量q=1 5 0 0g/m3;单孔药量Q=6 0.0 3g,边拱肋单孔装药量取6 0g,中间拱肋因飞散物向上有腹拱拱顶遮挡,向下是河床,为达到两拱肋间一定范围内加固钢筋混凝土破坏,单孔装药量取1 5 0g。每个炮孔设置1发电子雷管,连续装药,炮泥填塞。炮孔布置如图7所示。图7 拱肋炮孔布置示意(单位:m)2.5 起爆网路设计采用电子雷管并联起爆网路,由南向北按1至4号桥墩划分4个区,共3 9组。每个腹拱内2 4个炮孔1组,1,3,4号桥墩每孔1组,2号桥墩2个炮孔1组。因雷管总数量为3 0 0发,采用2机组网扩容。使用专用的组网主起爆器,通过联网接口并联2台子起爆器的方式,确保可靠起爆。3 爆破安全设计3.1 爆破振动校核依据 爆破安全规程 对爆破振动进行校核,爆破振动对附近保护建筑物的安全评价见表4。表4 爆破振动对附近建筑物的安全评价序号保护目标Qm a x/k g最近起爆点R/mV计算值/(c m/s)规程允许标准值安全评价1纪念馆家属楼1 3.81号桥墩5 30.2 50.5安全2陈列馆1 3.81号桥墩6 00.2 10.5安全3故居1 3.81号桥墩8 50.1 10.5安全4华晟酒店1 3.81号桥墩6 50.1 82.0安全5供销社宾馆1 3.84号桥墩5 00.2 72.0安全6仁和宾馆1 3.84号桥墩5 10.2 72.0安全921周明安,等:溆浦县溆浦大桥爆破拆除3.2 塌落振动校核塌落振动对附近保护建筑物的安全评价见表5。表5 塌落振动对附近建筑物的安全评价序号保护目标R/mV计算值/(c m/s)规程允许标准值安全评价1纪念馆家属楼5 50.3 80.5安全2陈列馆6 30.3 00.5安全3故居8 80.1 70.5安全3.3 爆破振动及塌落振动的防护措施对于距离保护目标较近的1号、4号桥墩,采取逐孔起爆,控制单段最大起爆药量;控制桥墩装药位置,装药底部在承台、河床、水面以上0.5m,使装药爆炸处于多个临空面状态,使爆破振动得到有效衰减。南北两端桥下保护污水管的沙堤、土堤,可减弱塌落振动。3.4 爆破飞散物安全防护措施1号、4号桥墩及所有的边拱肋使用安全网、废旧地毯、麻袋等材料将爆破部位包裹、覆盖,贴身防护。桥梁两侧悬挂3层安全网实施近体防护;桥梁南北两端需保护的建筑朝向桥梁一侧拉设防护网实施间接防护,作为第三道保护屏障,确保飞散物对建筑不造成损害。3.5 污水管及自来水管道防护措施打开河流下游的闸门放水,降低河面水位,露出北端河床上的污水管道便于防护。北端污水管道管径1m,外面加了1.5m 1.5m的混凝土包覆,河床上出露1m。在污水管道上方采用钢管搭设高2m,宽2m,长2 0m的防护管棚,管棚两侧使用模板封闭,顶部使用钢板进行防护,模板外使用砂石堆成防护堤。防护堤下底宽1 0m,底宽6m,高3m,长2 0m。南端污水管直径1m,没有混凝土包覆,埋设在沙土河床下,埋深约2m。在污水上方设下底宽6m,上底宽3m,高3m,长2 0m土堤防护。下游自来水管距离桥梁78m,采用挖机作业,利用河中沙石在桥下游5m处构筑一道沙堤,减少桥梁坍塌涌浪对自来水管道的影响。3.6 安全警戒距离划分桥梁南北两端安全警戒距离为1 5 0m;桥梁东侧(上游)安全警戒距离为3 1 0m,将东侧浮桥纳入爆破警戒范围;桥梁西侧(下游)安全警戒距离为3 0 0m。4 爆破效果及体会4.1 爆破效果湖南铁军工程建设有限公司于2 0 2 2年2月2 7日1 2:0 8分成功实施溆浦大桥爆破拆除,爆破效果与设计一致,桥梁自东向西,由南向北,逐孔逐跨原地塌落,桥墩整体破碎,桥面落地断裂,爆破效果如图8所示。经过安全监理单位和测振单位的共同确认,爆破振动测试值均没有超过规程允许值;爆破对自来水管及污水管道、周边建(构)筑物等需保护目标未造成任何损伤。图8 桥梁爆破效果4.2 经验总结双曲拱桥爆破以桥墩爆破为主,可确保坍塌,腹拱采用1m小爆破切口,可实现上部结构塌落在切口处断裂的目的。腹拱爆破切口位置、起爆时间可控制上部结构塌落着地位置和顺序,避免桥下保护目标成为最先着地点。此次桥梁爆破施工从签订协议到完成爆破作业项目行政许可、钻孔、装药、防护、爆破只有8d时间,施工期间还遭遇大雪、阴雨、大风等不良天气影响。为确保按时完成爆破施工,参与作业人员5 0人,配备1台挖掘机,2台潜孔钻机、4台手持风钻,严密组织,确保了按时完成爆破任务。桥墩炮孔深度超过1 3m,在桥面准确标定炮孔位置,挑选有1 0 a以上钻孔经验的工人操作,采用水平仪校准钻杆垂直度,确保了炮孔垂直度精确控制。桥墩上部立墙中填有填充物,钻孔时易造成塌孔堵孔,钻孔时采用加黄土护壁的方法,解决了这一难题。参考文献:1 汪旭光.爆破手册M.北京:冶金工业出版社,2 0 1 0.031采矿技术2 0 2 3,2 3(2)2 刘殿中,杨仕春.工程爆破实用手册M.北京:冶金工业出版社,2 0 0 3.3 中华人民共和国国家质量监督检验松疫总局,中国国家标准化管理委员会.爆破安全规程:G B6 7 2 22 0 2 1S.北京:中国标准出版社,2 0 1 4.4 张文锡.先简支后连续钢筋混凝土大桥控制爆破拆除J.爆破,2 0 2 2,3 9(0 1):1 3 0-1 3 3.5 周明安,贾金龙,李必红,等.岳阳南湖大桥旧桥爆破拆除J.采矿技术,2 0 1 8,1 8(0 5):1 4 3-1 4 5+1 5 2.6 谢先启,韩传伟,贾永胜,等.宜春大桥爆破拆除J.爆破,2 0 1 2,2 9(0 1):6 2-6 4+6 8.7 施富强,杨旭升,李文全,等.田庄台辽河公路大桥控制爆破拆除技术分析J.工程爆破,2 0 0 9,1 5(0 3):5 0-5 4.8 龙源,亓秀泉,徐全军,等.控制爆破在江都大桥拆除中的应用J.工程爆破,2 0 0 7(0 4):6 6-6 8+3 7.(收稿日期:2 0 2 2-0 8-0 4)作者简介:周明安(1 9 6 1),男,河南信阳人,高级工程师,主要从事工程爆破等方面的研究。131周明安,等:溆浦县溆浦大桥爆破拆除