您现在的位置:中爆网 > 桥梁拆除爆破 > 正文

四川三台涪江大桥爆破拆除工程

2011-09-29 责任编辑:朱亮亮

 
 

完成时间:20021010

工程地点:四川省三台县

完成单位:西南交通大学工程爆破研究所、四川字泰特种工程技术有限公司

项目主持人及参加人员:施富强、郑凯锋、杨稚华、杜少华、王 坚

撰稿人:施富强

 

1   工程概况

1.1 桥梁结构

三台涪江大桥始建于1976年,198010月通车,是我国建成的第一座预应力钢筋混凝土斜拉桥。大桥全长560m,其中,需控爆拆除的斜拉桥全长240m,与其相连的320m八孔石拱引桥需完善保留,继续使用。桥面净宽12m,设计载重为汽-20、挂-100。桥墩高33m,斜拉索塔高30m,均为变截面钢筋混凝土结构。该桥采用分离式钢筋混凝土两箱预应力结构,在上部箱梁施工过程中,就已发现在斜拉索后集中力作用的部位有细小的裂缝。在以后的营运过程中,检查发现裂缝有延长、扩大趋势。在20033月的全面检查过程中,进一步发现盐亭岸桥台的四根连杆支座有3根已经被拉断或脱落,桥塔也发生偏移达14cm,斜拉索的高强度钢丝也有一定程度的锈蚀。最终做出拆除斜拉桥、保留原引桥的决定。

1.2 周围环境

河道基本为南北走向,上游400m处为华能明台水电站,200m处的山坡上为该电厂的变电站。下游30m处为110kV跨江输电电缆(爆破时不能停电)150m处为渡船泊位。桥头两端均为交通枢纽,其中东桥头两侧均有民房,距大桥约5m。斜拉桥西端是要保留的石拱引桥,附近50m处为乡办企业聚集区。

1.3 爆破拆除要求

(1)拆除240m斜拉桥、桥墩及索塔,保留西端与其相连的八孔320m石拱引桥和东端的桥台。

(2)需保留的石拱引桥、桥台不能有任何损伤,尤其是石拱引桥与斜拉桥共用的8号桥墩,必须确保安全,若一旦变形,整个石拱桥将报废。因此,其30m高的墩体和巨大的基础均不能被斜拉桥爆破后的结构体伤及。

(3)上游华能明台电厂及其变电站要确保其安全。

(4)下游30m处的110kV跨江输电电缆是电站的主要输电网,爆破时不能停电,因此,要保证其安全。

(5)大桥两端的各类建筑不得损坏,爆前拍摄记录,爆后核对。相关责任由施工单位承担。

(6)根据危桥的具体情况,必须保证预处理期间的安全,避免意外事故。

(7)爆破后要负责清渣,保证航道安全。

 

2   爆破设计方案

2.1 运动学分析

由图1可以看出,两斜拉桥墩与其两端的8号石拱桥墩、11号桥台轴线间距均为56m。而索塔顶距河床为63m,因此,若将索塔定向分别向两岸倒塌(对清渣有利),则势必伤及要保护的桥墩、桥台。

斜拉桥桥体两端均分别坐落在11号桥台和8号桥墩上。考虑到8号桥墩、11号桥台的安全,此段桥体不允许施爆。若其垂直下落必然在与8号桥墩(11号台)重叠的44m范围内伤及桥墩()。因此,爆破时,必须给其水平拉力,将其拉出控制区。为了达到这一目的,需保证其余各段桥梁必须爆碎,彻底失去刚性;保持梁系中预应力钢索爆破过程中的完整性,以利用索塔及桥体的重量拉动桥墩()上的梁段。

减小桥梁端与桥台()间的摩擦系数。根据设计资料得知保留的梁段重量不小于438t。因此,爆前采用更换支撑、增加配重,以达到改变原有的拉杆平衡体系,形成具有较小摩擦系数(ƒ<1)的静力平衡体系。

为了减小河道清渣难度,应控制索塔向两端倾倒。为此必须做到桥墩在索塔形成明显向岸边倾斜的趋势后随即彻底爆碎。同时,保持索塔的完整,并确保桥梁爆碎,则有利于通过斜拉索将位于江心一侧的爆后桥体拉向两岸。

2.2 静力学工况计算及拆除顺序校核

由于斜拉桥有16m跨的中孔挂梁,桥梁重心移向江心,索塔已偏移达14cm。再考虑到预处理时要拆除桥面铺装及栏杆,并要确定是否采用箱梁内注水实施水压爆破。因此,必须对桥梁进行静力学工况计算,并校核预拆除过程中桥梁的结构平衡。计算共分20个工况:

(1)115工况为按原设计程序将桥建成(计人了主梁内预应力筋的作用及混凝土收缩徐变的影响)

(2)16工况计人了成桥后22年徐变的影响;

(3)17工况拆除中孔128m内的桥面铺装、栏杆、人行道。边孔内暂不拆除,留作压重;

(4)18工况拆除边孔链杆支座(此时支座处于受压状态,借助千斤顶以硬木取代)

(5)19工况加水(按箱孔面积80%计人,64tm)

(6)20工况系延续30天的影响(基本无变化)

从以上计算得出,15161719等工况的主梁、墩、塔混凝土及预应力筋,斜拉索等的应力均在规范容许的范围内。

2.3 爆破方案

通过上述力学模型分析保证斜拉桥安全坍塌时应控制的关键构件运动轨迹,进而提出完成这一设计思想应采用深孔爆破、水压爆破及浅孔爆破相结合的最佳方案。其中水压爆破应满足注水量小于该桥设计荷载的要求。同时,加强安全监测,严格控制加载过程中的应力变化,确保施工过程的安全。另外,在国内首次应用计算机动态仿真技术,对大桥的爆破过程进行全时段的爆破坍塌仿真,以此来检验、完善系统设计的可靠性和安全性。本次控制爆破,总药量2200kg,使用各种雷管3000余发,爆破过程历时25s,大桥在5s多的时间内实现安全坍塌。

231  浅孔爆破

布置在索塔根部,以便形成索塔向两岸的定向倾倒;布置在桥墩根部,确保桥墩倒塌(一旦桥墩深孔爆破出现拒爆,则可形成高耸的桥墩与索塔折叠爆破),避免伤及引桥桥墩和桥台。同时,隔离深孔爆破对基础的振动,减轻振动波的传递;布置在中孔挂梁处及其他预处理的箱梁上,以提高爆碎程度,便于清渣。箱梁横断面及炸药位置见图2

232深孔爆破

布置在桥墩上。从桥墩顶布置深孔,直至基础以上3m(3m内布浅孔)。目的是爆破过程中,将桥墩全部爆碎,使其主体原地坍塌,并略向岸边倾斜。

233水压爆破

对箱梁采用水压爆破,有利于充分解体。同时,合理设计时段,使靠近江心一侧的桥梁尽可能多地拉向两岸。考虑到桥梁已处于索塔朝河道中心倾斜的状态,因此,预处理时应及时给桥梁补以配重,确保其受力均衡稳定,配重材料为黄土,水压、深孔爆破炸药分布见图3。

3   爆破效果及分析

根据设计参数,应用动态仿真技术,全时段地模拟大桥爆破坍塌过程,检验设计的可靠性。事实证明,爆破效果与实际工况非常接近(4)