薄壁空心钢筋混凝土桥墩原位解体拆除爆破

()文章编号:1006-7051201904-0051-05

薄壁空心钢筋混凝土桥墩原位解体拆除爆破

李新继

()西成客专四川有限公司,成都610036

摘 要:针对薄壁空心钢筋混凝土桥墩高度只有1整体倾倒力矩不够且周边环境复杂的情况,提出中孔径深孔一次性拆除爆2.5m,

破原位解体技术。通过分析讨论拆除爆破薄壁空心桥墩的爆破孔网参数和起爆网路,根据现场环境条件和施工要求,综合采用预裂爆破、深孔不耦合装药结构、复式起爆网路等关键控制爆破技术,取得了良好的爆破效果,拆除的桥墩墩身原位解体、整体破碎塌落。桥墩四周采用竹排、编织袋包裹;墩顶覆盖炮被、密目网;墩身内外底面垫砂袋等措施减小了爆破飞石、爆破振动及墩体破碎塌落振动等危害效应,确保了需保留的下部墩身、承台及周围构筑物、设备和人员的安全,提高了工效。

关键词:薄壁空心桥墩;拆除爆破;预裂爆破;复式起爆网路;整体破碎;原位解体

:/中图分类号:TD235 文献标志码:A 10.3969.issn.1006-7051.2019.04.009doij

In-situcollasedemolitionblastinfreinforcedconcretebridepierspgogwiththin-walledhollow

LIXin-ij

(,,,)XichenailwaassenerSecialLineSichuanCo.LtdChendu610036ChinagRyPgpg

,torueisinsufficientandthesurroundinnvironmentiscomlextheone-timein-situdisinterationdemolitionblastinqgepgg

:AbstractForthecasewhentheheihtofthethin-walledhollowreinforcedconcretepierisonl2.5m,theoveralltiltingy1g

technolofdeeolewithmiddleaertureisproosed.Bnalzinnddiscussintheblastinolenetworkparametersgyophppyaygaggh,blastintechnoloiessuchaspreslittinlastindeeoleuncoulincharestructureandmultileinitiatincircuitbasedggpgbgphpggpg

,andtheinitiationnetworkforthedemolitionblastinfthin-walledhollowpierscombininiththeuseofkeontrolgogwyc,onthesiteenvironmentalconditionsandconstructionreuirementstheblastinasobtainedgreatresults.Thebridepiersqghg;,usinthecannonballandadensenettocoverthetosreadinutsandbasonthebottominsideandoutsidethepierthegppgog

;dismantledaredisinteratedin-situandallcollased.Bsinamboorowandwovenbaowrahebodfthepiergpyugbgtptyoharmfuleffectssuchasblastinibration,flintonesandcollasinibrationofpierhavebeenreduced.Thesafetfgvygspgvyo

imrovestheworkefficienc.py;framentationin-situcollasegp

,,,wthepiersandplatforminlowerpartthesurroundintructures,euimentandpersonnelhasbeenproctectedhichgsqp

:;;;;Keordsthin-walledhollowbridepiersdemolitionblastinreslittinlastinmultileinitiatinircuitoverallggppgbgpgcyw

某铁路大湾特大桥11号桥墩墩身施工至地面以上高1经检查发现高于地面42.5m时,.0m以

,上墩身混凝土强度不符合要求,强度不足C需40

将现有墩身从高3.0m以上部分整体拆除,3.0m

收稿日期:2019-02-19

,:作者简介:李新继(男,学士,教授级高级工程师,从事高速铁路项目建设管理,隧道、路基等工程爆破。E1966-)-mail359658698@.comqq

///www.cseb.or.cnformxhkindexframe.htmlgq,Auust2019|Enineerinlastin|Vol.25No.4gggBg

52工程爆破 ENGINEERINGBLASTING 第25卷

以下保留。施工要求拆除段与被保护墩身段保留一定搭接长度主筋,主筋范围内的混凝土予以凿除,使下部合格墩身段混凝土和承台不受拆除施工影响而产生裂纹和损坏。经查阅和比对类似工程设计经验,认为采取中孔径深孔拆除爆破方案

为最优。李本平等[1]对约高型的超高薄壁混凝土桥墩提出了分次爆破方式50m、壁厚0.5m典

,预先爆破倒塌方向的桥墩壁,降低其整体刚度后使

其倒塌的拆除技术;尤奎等[2]提出了壁厚高0.2m万慧等40m的薄壁混凝土水塔定向倒塌爆破技术;

冯,

[3]对处于江中河道内桥墩的薄壁沉井,壁

厚0.4m的钢筋混凝土结构,提出了采用潜孔钻机在井壁上钻破的方案。对于中等高度φ76mm的中孔径炮孔进行拆除爆(高的薄壁空心钢筋混凝土桥墩拆除爆破12.5m)

及较低高度,目前国内研究涉及尚少。本文旨在提出中等高度薄壁空心桥墩,在整体倾倒力矩不够情况下的中孔径深孔拆除爆破原位解体技术,对其设计和施工关键技术进行了探讨和研究。

工程概况

.1 桥墩结构

大湾特大桥圆端型墩(双线铁路11号桥墩为薄壁空心钢筋混凝土

),筒状结构,高椭圆形长方向10.5m,短方向5.0m12,.壁厚5m1,顶部.1m,

上窄下宽,墩体内外侧表面以不同坡度角.0~向上收敛,水平截面为两端圆弧形的“操场跑道”形状,桥墩顶部截面混凝土面积约2

周长.2 27.7m,双层钢筋网,主筋3周围环境

Ф0m25@2,0

环向中轴线。河西岸为另一墩身和塔吊11号桥墩西侧紧邻河道边,河道宽、钢模板等设备材料场地20m左右,

;东侧,西北方向20m为空压机房,北侧桥施工动力线路40m为工棚;东南侧5m为施工便道及便、配电箱等,南侧1压输电线路(见图1

)。60m5m为架空的为10kV高ngineeringBlasting

图1 爆区周围环境

Fig.1 Blastingsurrounding

senvironment.3 拆除爆破目标和安全要求

度大于1

)一次拆除爆破上部不合格墩身C3),使其原位解体破碎塌落,不再进行二(混凝土强次爆破和机械破碎5,达到可人工清理、及时装运的条件。

控制在不损害下部墩身2

)爆破飞石、振动、、冲击波等爆破有害效应须承台、周围桥墩、高压线、场内塔吊等设备以及周围民房、人员安全的范围内。

爆破方案

大湾特大桥上411号桥墩需拆除爆破段为地面以

拆除爆破净高~4..0m0~1部分需考虑钢筋搭接2.5m部分,,在上部爆破后人工8.5m。3.0用风镐进行破除清理,需要完整保留,根据待拆桥墩现场环境及墩身强3.0m以下墩身及下部承台度等实际情况,为减少爆破振动效应对下部保留墩体的影响,确定总体的拆除爆破思路为:先进行墩身下部需保留段预裂爆破,再进行墩身上部整体拆除爆破。.1 拆除爆破

.0m1

)的水平截面预裂爆破。,3预裂爆破面确定为.0~4.0m段落采用人工风

地面以上镐拆除,以减少爆破振动的影响并预留接茬钢筋,因此该段容许在爆破中可能产生的裂纹或破碎。在4.0m处墩身外围表面即预裂爆破线上环线布置预裂炮孔,由墩身外围表面垂直混凝土面,向内

工程爆破,2019,25(4):51-55

11112241E第4期

李新继:薄壁空心钢筋混凝土桥墩原位解体拆除爆破

53

进行水平方向钻孔,预裂爆破后形成上、下分开的水平预裂面(至少是破碎带),起到上、下墩体隔离,减弱爆破振动传递的目的。

计原则并结合现场实际2

)拆除爆破。依照钢筋混凝土拆除爆破的设,经与绳锯切割解体、水压爆破和墩身侧面浅孔爆破方案在经济性、可靠性、可行性上比较,最终确定采用中孔径深孔拆除爆破方案。在墩顶搭设简易施工兼防护排架,在混凝土顶面环向中线上用潜孔钻往下竖直钻孔,孔底至预裂爆破面上不耦合装药结构、分段延时0.3m,孔深、电力8.—2m非电导爆管接。采用孔内力的复式起爆网路。墩顶炮孔布置及复式网路联接如图2所示。

注:图2 墩顶炮孔布置及复式起爆网路1、3、5表示孔内毫秒雷管段别

Fig.2 B.2 alansdmtingulhtiopleeilaniytoiauttinognc

tihrceutiotpofp

ier爆破参数设计

.2.1为取得较好的爆破效果 预裂爆破参数

,抵抗线W取孔距a=20cm,孔深h=100cm10cm,

遇到钢筋可适当调整间距。预裂爆破线周长4.0m,

如在钻孔过程中处的墩身外围50个。其单孔装药量按经验公式计算30m,则周边水平预裂孔数为[4]

q=

λaH:

式中:q为单孔装药量1;λ为预裂爆破单位用药量(1)系数,由于本桥墩内部钢筋布置较密,混凝土强度

较高,为保证预裂效果,参考经验资料取为孔距,取0.2m,

根据情况适当调整孔距80g/2,误差m

;www.cseb.org.cn/form/xhq

k/indexframe.html不超过0.03m;H1为混凝土厚度,预裂爆破面处厚度约经计算单孔装药量1.1m,取1.1mq。

=0.018kg

装药量Q,预裂爆破总2.2.2 1拆除爆破参数

=0.018×150=2.7kg

。需爆破的钢筋混凝土量为V=8.5×1.05×27.7拆除爆破实际炸药单耗=247.22m

3,装药量计算如下K=∑:Q介于破碎与粉碎、抛掷爆破之间,经查/V表,

本工程[4

]K=

49080.8g9k/m3,则总药量∑Q=VK=247.22×40由于薄壁墩体厚度介于g

。0=

潜孔钻(钻孔直径d=70mm1.0~1.1m之间,

用轴线布置一排孔,则取最小抵抗线)较大其中W,考虑在环向中=0.55m距a=mW,m为孔距系数,视每个爆破单元

;孔为钢筋混凝土柱,经查表类比,取m=1.4

1,则a=36.4个孔×0.5;

5该墩身为薄壁空心=0.77m。环向中线长,钻孔孔径较大27.7m,

共布置,在其上截面布置一排孔即可;由于现场有现成的潜孔钻,加之便于安装、施工效率高等特点,决定选用潜孔钻钻孔,取d=70mmW情况下,h=CH,C为边界系数;

在炮孔深度h远大于,

由于设计爆破面位于变截面上(实际上也为了保护下部合格墩体混凝土,已经采取了预裂爆破技术),结合以往施工经验和边界条件,取.960.96×8.5=则8.单16m孔,装取C=0h=8.2m药量q=。

,则h=∑Q2//2..725.3kg 。36=98.36=

实际钻爆参数

实际施工中在墩顶混凝土面环向中轴线上布置单排孔,孔径布孔数量36个。70m因为整个墩身有箍筋m,孔深8.2m,孔距,两层钢筋77cm,网片间有拉结钢筋存在,钻孔时适当调整了炮孔位置,孔位偏差、垂直度均达到要求。直线段相邻孔在混凝土表面中轴线左右交叉偏移布置,孔距抗线W1大于内抵抗线0.77m;两端半圆弧线上的孔位按外抵5cm进行W布置,取W2=0.4m,孔距0.77m。

2W1=0.6m,

August2019|EngineeringBlasting

|Vol.25,No.4221a54工程爆破 ENGINEERINGBLASTING 第25卷

2.3 装药及填塞

竖直孔5段装药,每相邻的8.2m,

4孔内采用不耦合装药结构~孔内均装同,分。6个孔为与其相邻的另一组孔装不1组,

段别非电导爆管雷管同段别雷管,形成延时起爆。从下至上装药量分别为单孔药量(15%,即0.70、02.5.7k5、0g

.5)5的、025.5%、、20%、20%、20%、药间隔。每段装孔口用炮泥填实50cm,孔口填塞段。单孔不耦合装药结构如图905c0m.,40k段与段之间及g3所示。装药时为防止孔径过大使每段药量与设计装药长度不匹配,可采用竹片夹着药卷,用胶布捆扎标记,保证顶部填塞段长度不小于0.9m。图3 单孔不耦合装药结构

2.4 Fig.3 Singleholeuncouplingcharg

e爆破网路

桥墩拆除爆破必须一次性起爆成功,否则会造成安全隐患和不必要的经济损失。设计采用复式起爆网路,即孔外电雷管、孔内非电导爆管雷管接力的复式起爆网路。孔内同段别非电导爆管雷管分2组引出,在孔外分别连接到2发电雷管,各电雷管之间再串联后引至起爆器,形成两套分别

EngineeringBlasting

的起爆网路,两套网路最后并联到起爆器。理论上讲,其中任何一套网路可以单独有效引爆。

水平孔预裂爆破由于孔距小、孔较浅,采用连续装药和毫秒电雷管延时起爆,设定相邻的6个孔为1组,装右相邻第MS21段雷管,以第组6个孔装1组为基准,分别向左、S3段雷管MS2段雷管,

继续向左、右相邻的第3组装M,以此类推,每组并联后再串联进行起爆。

爆破安全验算

.1 爆破振动

拆除墩身,下部承台即为主要保护对象。由于预裂爆破使裂缝面,大大减弱了上部拆除爆破对下部墩体的4.0m处墩身上、下部位之间产生振动影响,上部墩身爆破为间隔不耦合装药且延时起爆,因此预裂爆破最大一段起爆药量的爆破振动影响最大。

根据爆破安全规程5的要求,

爆破振动安全允许振速为

GB6722--2014[]

αv=K(3RQ)(2

)式中:R为爆破振动安全允许距离,取R=4m;Q为最大一段起爆药量,连续的爆,Q破安全规程m=0.0》9的规定6kg;v为振动安全允许速度6个孔同段一起起,按《爆,取v=5.0cm爆破点至计算保护对象间的地形、/地质条件有关s。K、α为与的系数和衰减系数。考虑到预裂爆破并进行延时爆破,取K=200计算得到v=,α=1.8

4.04<5。.0cm本工程由于采用了预裂爆破/s

,。并且墩身主炮

孔采用竖向不耦合装药结构,在墩身内、外底面铺垫砂袋等减振措施,有效地降低了爆破振动及墩体破碎垂直塌落后引起的振动危害效应。.2 爆破飞石

参考飞等[6]拆除爆破飞石安全距离公式:Rf=

f1f2v22

g0sinα(3)ν20(Q10=

W3)2

(4

)工程爆破,2019,25(4):51-55

333第4期

李新继:薄壁空心钢筋混凝土桥墩原位解体拆除爆破

55

式中:R护系数f为飞散距离,;α为飞出角度m;;f1为介质系数;f2为防

vm/s;g为重力加速度,0为个别飞石初速度,

装药量,因为是钢筋混凝土桥墩kg

;W为抵抗线m

,/s2m,。;Q为最大一段爆破所以取f1=9.5

采用有效的防飞石措施,在墩体四周外加竹排并,并用铁丝绑扎,上部孔口及整个混凝土顶面压上沙

袋,再用炮被压实,然后在外侧整体盖上密目网,严格控制飞石逸出,即采用两层防护,取f2=1于式(;由平指向3),和式且多为混凝土梁(4)中计算飞散物初速度的炮孔是水、柱等拆除爆破,钻孔较浅,与本工程竖向深孔,孔内采用了竖向、径向不耦合装药结构的工况有一定差异,因而计算时取

炮孔上部最大一段装药量m,飞出角度Q=0.4kg

W=0.55α=15

o。,将以上各数值代入式(0=

3与待拆墩体相邻较近的空压机5.m/s,Rf=83.6m3。)和式(4)

,计算得:、电机等设备采取竹排编织袋等加以覆盖保护,防止飞石危害,

本工程安全距离按 200m设置警戒,安全。爆破效果及探讨

块直径小于1

)爆破后钢筋与混凝土基本分离围以内。经对相邻50cm,,混凝土碎测,其振动速度v=1塌落堆积体在墩身周围10号墩承台处的爆破振动监4m范.03cm查下部墩身,高纹,未延伸至3.0m3~4m范围混凝土表面局部有裂/s。经清理爆堆后检以下墩身及承台。

梁墩身薄壁空心特点及现场施工条件2

)本拆除爆破设计结合了现场环境情况,选用了潜、桥孔钻,在墩顶搭设简易平台钻孔,方便易行;选择了合理的爆破参数,大大降低了炮孔数量,提高了工效,实现了快速、安全的拆除目标。

可以达到一次性准爆拆除桥墩的目的3)采用电力-非电导爆管接力复式起爆网路,,大大减少了因为某一发雷管拒爆或网路连接不到位而产生拒爆的可能性。但同时与单一起爆网路对比,复式起爆网路耗用爆破器材量较大,经济性差,另路连接中相互交叉、凌乱,连接过程必须耐心细致,连接完后应认真检查、复核、测试。

www.cseb.org.cn/form/xhq

k/indexframe.html5 结语

薄壁空心钢筋混凝土桥墩在整体倾倒力矩不

够的情况下,及保留下部墩身和承台的前提下一次性拆除爆破上部墩身,目前在国内应用较少。本工程在实践中成功地采用了预裂爆破、墩顶打中孔径深孔、孔内不耦合装药、电力—非电导爆管接力的复式起爆网路等拆除爆破技术,桥墩整体破碎、原位解体塌落,其经验值得类似工程借鉴。

该拆除爆破方案与绳锯切割分解、墩身外侧面打浅孔爆破、水压爆破等方案比较,具有经济性、安全性、可操作性等优势。参考文献([References

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