南昌生米大桥临时支撑墩爆破拆除施工设计方案.doc

南昌生米大桥临时支撑墩爆破拆除施工设计方案

刘文清1 毛东华2
1江西省路港工程局 江西南昌 2江西省路港工程局 江西南昌
摘要： 本爆破设计是南昌生米大桥临时支撑墩爆破拆除作业时的各项参数选择及工序工艺原则确定的依据，是指导和规范爆破施工的重要技术文件。
关键词：大桥 临时结构 爆破拆除
一、工程概况
南昌生米大桥为中间二跨228米钢管砼中承式拱桥结构。施工时设置了众多支撑墩柱、龙门基础等临时构筑物，大桥投入使用后影响正常通航，必须拆除。我局受中铁一局南昌生米大桥项目部委托拟对该桥临时支撑墩等构筑物进行爆破拆除。
二、爆破施工方案
A 拟拆除支撑墩结构
支撑墩为钢筋混凝土结构，有以下几种类型：钻孔桩基础、立柱、承台及条基。
B 方案选择
钢筋混凝土结构的爆破解体，一般采用小孔距小孔径炮孔分散装药的爆破方法作业。本案有以下两种爆破方案可供选择。
1．就地爆破解体
优点是：参数设计简单，局部试爆后即可按部就班作业。
缺点是：覆盖防护复杂，所有爆破作业均在桥下实施，风险巨大；清理爆渣困难；对过往船舶干扰时间长。
2．爆破切割外运至远离新桥的地方解体
优点是：覆盖防护较简单，爆破次数大为减少，风险也较第一种方案大大减少；清渣难度减小；对过往船舶干扰较小。
缺点是：需大型工作船舶配合作业；设计难度大，对爆破器材的要求高。
经过详细的比较及对两种方案的安全性、合理性的分析认证，确定本案采用第二种方案。
　　Ｃ．爆破参数
1．选用公式：
（1）体积公式：
（2）K值确定：因临时支撑墩各部位结构强度、配筋情况不同，以及最小抵抗线W的不同，K值通过小型试爆来确定。
初步选择 K＝800g/m3
（3）单孔药量计算：
基本公式：
外排孔体积：;单孔药量:。
中间孔体积：;单孔药量: 。
（4）邻近系数： 钢筋混凝土取m＝0.7～1.0。
（5） 炮孔直径：Φ38mm，Φ100 mm。
（6）冲击波安全距离：
地面爆破 ；
K的取值为作业人员K＝25；居民为K＝60；建筑物为K＝55。
水下爆破 ；
K的取值为潜水时K＝160；铁船为K＝15；木船为K＝25。
（7）爆破震动安全距离：
2．水上部分：
⑴ 圆形柱有外径1.2m和外径1.5m两种，钢筋混凝土结构，Φ20主筋＠200，保护层厚度约为7.5cm。单体圆形立柱水上部分采用在15米高程定向倒塌方法拆除。高度大于8米的水上构筑物两次爆破切割到水面，以防止碰撞新桥，切割缝采用水平炮孔。
每切口水平9孔布置，按体积公式计算，K值800。
q＝Kπr2H＝0.8×3.14×[0.6（0.75）]2×1.15＝1620g。
平均每孔180g，按Q＝1620g试爆。
非电毫秒微差起爆，准确药量须经试爆确定。桥墩方向采用竹篱笆覆盖防护。
⑵ 方型柱有1.1×1.3及1.3×1.3两种截面，钢筋混凝土结构，Φ16主筋＠200分布，保护层厚度约为6cm。
每切口水平9孔布置，按体积公式计算，K值800。
q＝KabH＝0.8×0.3×0.4×1.3＝125 g。
按Q＝1125g试爆。
非电毫秒微差起爆，准确药量须经试爆确定。桥墩方向采用竹篱笆覆盖防护。
⑶ 吊装：桩1～桩28处有大量堆砂，人可接近，定向倒塌分离后再由浮吊工作船吊运；其余桩均位于水中，不能接近，先由浮吊工作船将其系住然后爆破切割，分离后吊运；
3．大承台部分：
因承台体积重量太大，无法吊装，拟爆破切割成4块，切割缝采用垂直炮孔。
每缝三排孔，孔深至下层钢筋处。外侧两排为预裂孔，中间一排为破碎孔，排距0.3米，预裂孔孔距40cm，线装药量0.15～0.3kg/m，不偶合装药系数大于2。破碎孔孔距60cm，按体积公式计算，K值800。
q＝KabH＝0.8×0.6×0.6×2＝576g。
按q＝576 g试爆，准确装药量在试爆后确定。
非电微差起爆，导爆索传爆。采用双层竹篱笆、沙袋加强覆盖防护。
4．条基部分：
条基位于堆砂滩人可接近处，其解体爆破采用常规基础爆破方法实施。
5．水下（无钢护筒）部分：
整个桩柱切割按桩身砼中心爆破、潜水员水下切割钢筋工序实施。切割缝采用垂直炮孔，三孔等边三角布置，孔径100 mm，炮孔距外缘30 cm，孔深到达切割位。不偶合装药。按体积公式计算，K值800，并加入水约束系数s＝1.2～1.5；故
q＝Ksπr2H＝0.8×1.5×3.14×[0.6（0.75）]2×1.2＝2540g。
按Q＝2540g试爆。
非电毫秒微差起爆。不偶合系数及准确装药量在试爆后确定。
6．水下（有钢护筒）部分：
⑴ 钢护筒的材料力学参数
经查阅资料，钢护筒是一般压延钢，密度为7.8g/cm3;抗拉强度为420～520Mpa;屈服强度为240～340 Mpa;维氏硬度251。
⑵ 聚能穴参数
选用带楔形罩的长条聚能射流、平面轴对称的线性聚能装药，药型罩材质选用紫铜，若采购困难也可改用1.2mm普通薄钢片。装药密度1.65g/cm3,锥角80°。
切割厚度
mm
64RDX/36TNT
单位长度装药量
g/cm
尺 寸
宽
高
衬厚
装置高度
12
8.44
24
12
1.2
12.7
本参数作为与厂家订货时的依据，参数修改应经设计认可。
正式切割之前，模拟现场条件进行水中切割试验。
⑶ 起爆
由潜水员下水将聚能药包固定在钢护筒壁预定位置上，检查后起爆。
Ｄ.施工方法
1．施工流程
准备
钻孔
装药
防护、警戒备
起爆
检查

2．爆破安全技术措施
为了预防爆破引起的飞石、震动和冲击波的有害效应，确保临近桥梁、施工机具及人员的安全，需采用以下技术措施：
(1) 合理选取和优化爆破参数；
(2) 通过爆破试验和试炮确定标准单位炸药消耗量K值以准确设计装药量；
(3) 采用毫秒微差起爆技术，按照《爆破安全规程》的有关条款进行最大段装药量校核，确保爆破振动速度符合安全标准；
(4) 必须进行装药量校核。在确保爆破效果的前提下，避免因笔误造成有害效应超过安全标准。
(5) 采用双保险起爆网路，确保准爆；
(6) 加强现场杂散电流检测，避免早爆事故发生；
(7) 为保护生态环境对江中鱼虾采取相应的驱赶措施。
3．爆破安全距离
⑴ 安全警戒范围的确定
冲击波安全距离计算：

K的取值为作业人员K＝25；居民为K＝60；建筑物为K＝55。取K＝60，一次齐爆药量8000g，计算得＝120m。
飞石的估算：
爆破时不可避免产生飞石，本案采用控制药量和加强覆盖遮挡的措施防止飞石产生。
根据R的计算值，确定人员危险半径为150m。
⑵ 爆破震动安全计算
为了防止爆破振动危害,应严格控制最大段装药量.
按下式计算:
V = K (Qmax1/3 /R)2 或Qmax=R3(V/K)3/2
式中 Qmax—最大一段装药量；
R —爆破点距保护对象的距离，m；
V —安全上允许的质点振动速度，cm/s；
K —与地形地质条件有关的系数；
支撑墩与新桥相距10米时，按上式计算：
其中：R=10；Qmax=6Kg；K取80
计算得 V﹤3 cm/s；满足安全标准。
支撑墩与新桥相距太小时，按上式计算将总装药量分散微差起爆，以保证质点振动速度满足安全标准。
三、结论
结构爆破拆除与传统拆除方法不同，它以其安全、高效、低成本、不需复杂设备而极具竞争力成为拆除工程的首选。但因爆破过程极高的能量密度、瞬时性、高速性及结构破碎机理和坍塌模式等方面的极端复杂，因而无论是理论方面还是测试方面难度都很大，但南昌生米大桥临时支撑墩爆破拆除作业在工程实践中取得了满意的效果。
编制此方案得到武汉理工大学梁开水教授以及南昌大学张明生教授的精心指导，在此表示深深的感谢。
参考文献：
《新编爆破工程实用技术大全》 光明日报出版社 作者郭进平
《爆破工程施工技术标准与操作指南》中国知识出版社 编委会