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110国道陡岭桥控制爆破拆除工程

2011-09-25 责任编辑:朱亮亮

完成时间:20036

工程地点:110国道(延庆段)

完成单位:北京工业大学

项目主持人及参加人员:田墨林、刘运通、陈福盛、高文学

撰稿人:高文学、刘运通

 

l   引言

陡岭桥为110国道(延庆段)上的一座中型桥。该桥由主孔为净跨65m双曲拱桥加616m钢筋混凝土简支T梁组成,桥长18950m(含桥台后挡土墙),桥宽112m,拱桥顶高约19m;简支梁桥下部结构为双柱式中墩,明挖扩大基础,墩柱高约914m,桥面铺装混凝土厚约15cm

由于110国道为晋煤外运的主要通道之一,运煤车辆严重超载,致使陡岭桥桥面破坏严重,加之原桥上部结构刚度偏小,主梁承载能力超限;盖梁内钢筋锈蚀,严重影响了行车安全。经论证,决定对该座危桥进行拆除重建。

陡岭桥(纵向为南北走向)跨越山区狭谷,桥端北边约30m为陡岭子隧道,桥梁北端上部有一5 kV高压线从东到西斜穿过桥面,高压线高出桥面25m;桥梁西侧(3040m)有架空高压线和通讯电缆与桥梁纵向平行,高压线和电缆线高出河床地面约5060m。待拆除陡岭桥结构如图1所示。

 

2   陡岭桥爆破拆除方案

陡岭桥爆破总体拆除方案:拱桥部分采用原地坍塌、6孔简支部分采用沿横向(西侧)定向倒塌控制爆破拆除方案。桥中所有炮孔一次击发,延期起爆。起爆顺序:从拱桥部分(桥南端)开始,到6孔简支部分(桥北),依次顺序起爆(见图2)

3   爆破参数设计

3.1 炮孔布置

311拱桥部分

在拱脚、拱顶和l4拱体处布置炮孔。所有钻孔在拱体上部、且垂直拱体结构。拱体结构由拱肋、拱波和拱板组成,炮孔仅布置拱肋中,装药时采用炮孔内上、下分层布药,以达到充分破碎拱肋及拱肋上部混凝土的目的。布孔范围(沿拱体纵向):拱脚处4ml4拱体处3m;拱顶处35m

(1)拱脚。拱肋及其上部拱板厚136m,钻孔深度L=11m,孔距a=04m;拱肋两侧钻孔深度L=O30035m,孔距口=040m,拱座尺寸:096m×25m×103m,布孔参数:a×b=05m×04m,钻孔深度18m

(2)14拱体处。拱肋及其上部拱板厚126136m,钻孔深度L=1011m,孔距a=04m;拱肋两侧(拱波)钻孔深度L=030035m,孔距a=040m

(3)拱顶处。拱肋及其上部拱板厚14416m,钻孔深度L=1214m,孔距a=0405m;拱肋两侧各布1个炮孔,钻孔深度L=035055m,孔距a=O40m

(4)拱上立柱。仅爆最高两排立柱,立柱截面尺寸05m×055m,最小抵抗线W=025m,钻孔深度L=O30m,孔距a=035m

主孔2号桥台立墙:为砂浆砌块石,墙厚19m,炮孔呈梅花形布置,孔网参数a×b=05m×05m,钻孔深度L=14m。爆高H呈三角形分布取H=054m

312墩柱部分

桥梁简支部分拆除采用横向倒塌爆破拆除方案(2)。为确保简支部分的定向倒塌,孔网参数设计:

(1)爆高。倒向一侧墩柱爆高取H=5m,绞支部分爆高H=12m(2)

(2)炮孔布置。墩柱直径为12m,孔深L=0709m;沿墩柱高度方向,炮孔间距取a=025m

3.2 装药量计算

单孔装药量按下式计算:

q = KBaH

式中  K——炸药单耗,取钢筋混凝土结构,取K=1822kgm3,浆砌块石取K=15kgm3,具体根据试爆确定;

B——拱肋、立柱截面宽度;

H——截面的高度或长度。

陡岭桥设计爆破拆除桥梁各类结构炮孔数量、炸药和雷管总量如表1所示。

3.3 起爆系统设计

采用非电毫秒延时起爆网路秒差延时,多点激发闭合网路(单元)、复合环传爆,电雷管多点激发传爆技术,自拱桥部分向简支桥部分(由南向北)顺序起爆。

各个并联闭合网路(单元)间用四通和导爆管连接成闭合环路。连接环路(传爆环线)布置2条,在每个闭合网路单元内、外环彼此首尾相连。这样构成的导爆管闭合网路,从初始起爆点进入传爆网路系统是双向进行,因此只要起爆雷管的爆轰波能从一条线路有效进入传爆网路系统的一个反射四通,就能立即产生多条路径向前传播,使整个网路可靠起爆。为提高网路准爆的可靠性,在网路设置多个激发点。从传爆网路中用四通连接引出专用起爆导爆管于一点,集中成束后用电雷管引爆。

桥梁起爆网路联结:在拱桥部分的拱脚、14拱、拱顶处以及桥梁简支部分的各个墩柱雷管连接成并联闭合网路(单元),各并联闭合网路(单元)之间连接成闭合环路(传爆环线)。从传爆网路中,用四通连接引出专用起爆导爆管(1620)于一束(9),在每一束上捆绑两个串联电雷管,作为起爆激发点。最后形成串联电爆网路,用高能起爆器起爆。

 

4   爆破安全与防护措施

4.1 爆破安全设计

根据爆破安全规程规定,隧道允许振动速度为v10cms,设计单响药量为51kg,经

计算,距离80m处公路隧道振速为v=148cms,是安全的。

4.2 安全防护措施

由于最大段起爆药量为5lkg,且炮孔分布范围较大,周围设施不会受爆破振动的影响,所以防护重点放在对桥梁拆除引起爆破飞石和空气冲击波的防护上,具体措施如下:

(1)对所有墩柱上的所有炮孔用两层荆笆进行严密覆盖;对拱桥炮孔用荆笆严密覆盖,并在荆笆布设沙袋,预防飞石击断电线部位。

(2)与电雷管相连的主导线用草袋防护。

(3)在距拆除桥梁两端200m范围内设置警戒区,爆破时全体成员撤除警戒区。

 

5   爆破效果分析

陡岭桥拆除控制爆破于20036151630准时起爆,拱桥原地坍塌,简支部分沿横向倒塌(见图3)

陡岭桥拱体部分南端,由于该处水平位移距离有限,拱桥在坍塌过程中拱脚处的钢筋混凝土结构(拱肋和拱波)相互挤压,破坏(解体)充分,该处爆堆向上隆起23m;拱体北端部分及2号桥台立墙,爆破比较充分,拱体结构的水平位移,使得拱座之上的2号桥台立墙整体向西偏南方向倒塌,浆砌块石部分坍塌在拱体上,形成了对拱脚部分的二次破碎。拱顶和14拱体处,采用分层装药,同时进行严密覆盖,爆破飞石得到了有效控制,西侧的高压线和通讯电缆没有受到影响。

简支桥部分,按照设计向西侧倾倒,桥面整体倾覆、翻转,达到预期效果。

 

6   结语

基于陡岭桥的结构特点、周边环境和后期重建施工要求,对拱桥部分采用原地坍塌、简支部分采用横向倒塌的控制爆破拆除方案,通过合理进行爆破参数选择、非电导爆管起爆系统的设计、桥梁主体结构预处理以及采取缜密的安全技术措施等,成功地实施了长1895m复杂桥梁的控制爆破拆除,爆破效果达到了设计要求和预期目的。

摘自《中国典型爆破工程与技术》