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盖县、黑石关、通化桥梁拆除爆破三例

2006-11-16

 

盖县、黑石关、通化桥梁拆除爆破三例

 

1978198810年间,铁道部科学研究院爆破室先后爆破拆除了10余座各种材质、各类结构的大型桥梁,在桥梁爆破拆除的设计计算、施工方法和安全保障技术等方面取得了一些成功的经验。下面分别介绍盖县、黑石关和通化三座桥梁的爆破拆除实例。

 

1盖县铁路大桥桥墩拆除爆破

 

    完成时间19781

    工程地点:长()()线盖县铁路大桥

    完成单位:铁道部科学研究院爆破室、沈阳铁路局桥隧大修段、第四铁路工程局四处

    项目主持人及参加人员:吕毅、冯义希

撰 稿 人:王中黔

 

    长大线盖县铁路大桥上行桥修建年代久远,经长期运行桥墩基础已全部开裂,失去了足够的承载力,列车限速5kmh通过,严重地影响了桥梁通过能力,并威胁着行车安全。因此,必须将原有桥墩和基础拆除,重新修建。经国家计委和铁道部批准,封闭该桥,列车转线由解放后修建的下行桥通过,工期为75天。

    该桥全长21922m,为桁架式钢梁,共六孔,每孔跨度33.8m。桥基为井筒式基础,墩身为混凝土和花岗块石砌筑体,墩帽为钢筋混凝土。五个桥墩高度为4.575.92m,圬工数量分别为87116m3

    桥墩拆除施工时,先将桥墩两侧用枕木垛将钢梁支起,待新的基础和桥墩竣工后,再将钢梁落下归位。该桥施工环境复杂,与行车密度很大的下行桥最近处距离仅3.3m,墩顶距支起的钢梁空间仅0.30.6m,距右上方15对通信线为3.5m50m处为3V高压线。施工时,不允许下行桥运输中断,不能影响通信线畅通和高压线供电,不准损害原有钢梁。如果采用人工拆除,不仅效率低,劳动强度大,而且难以按期完工;采用一般爆破法拆除,势必中断下行桥运输,严重威胁钢梁和周围重要设施的安全。

    经反复研究,决定采用控制爆破进行拆除,以便有效地控制爆破的影响范围。根据施工要求,制定了一次炸塌一个桥墩的爆破方案。针对桥墩不同部位的材质,合理布置炮孔,并精心计算炮孔参数和最佳炸药单耗。其中最大的一个桥墩,使用炸药只有26kg,且只在墩顶做了覆盖防护。图1为桥墩爆破瞬间,图2为爆后效果。

    控制爆破法拆除桥墩与人工拆除相比,不仅节约了大量劳动力,大大减轻了工人的劳动强度,而且提高工效30余倍,有力地保证了大桥按期完工。在20世纪70年代,国内控制爆破拆除技术正在兴起,该桥的爆破成功,对铁路运营线路的技术改造有重要意义。

 

 

爆破瞬间

 

 

爆后效果

 

2陇海线黑石关旧铁路钢桥拆除爆破

 

    完成时间198712

    工程地点:陇海线河南黑石关铁路大桥

    完成单位:北京爆破联合工程公司(铁道部科学研究院、铁道部建厂工程局)、郑州铁路局爆破公司

    项目主持人及参加人员:金骥良、果淑琴、王中黔、刘玉范、郭康源、刘建亮、李金龙、李保国

撰 稿 人:王中黔

 

    黑石关旧铁路钢桥最早建于1908年,经历了军阀混战、抗日战争时期,几经破坏,多次整修,解放后重建。该铁路桥位于陇海西线黄河支流伊洛河上,为单线钢桥,结构为英制下穿承式军用便梁。全桥长265.16m,共五孔。中间最大主跨长88.7m、重687t,主跨两侧钢梁各长49.5m、梁高9.15m、宽5.5m、重290t,靠近桥台的端梁长32m。桥墩有4座,中间两座系沉箱基础,墩身高出水面8m,墩顶长10m,宽3m,侧面坡度101。旁边两座桥墩为桩基,墩身尺寸与中间两墩相同,高出河床地面约6m。墩帽为钢筋混凝土,墩身为片石混凝土,掺有10%~20%的毛石。总计需爆破拆除的方量为800m3   

    该桥北侧下游已有1963年建成的正在运行的铁路双线桥。因此,根据河南省防洪指挥部的要求,为扩大汛期径流断面,拟将旧桥拆除。桥的四周环境复杂。两侧11m16m分别有电气化输电线路和地方高压线路跨河与桥面平行通过。桥东岸为沿江马路,路旁有通信和电力线路。离1号墩30m处是长虹机械厂,50m外为村庄,80m处有土窑洞。

    根据业主要求,在枯水期间将桥墩爆炸拆除,钢梁应垂直下落塌至水面,不得散架和歪斜,以便于桥梁部门将钢材切割回收利用。

2.1爆破设计原则

    根据桥梁结构特点和周围环境安全要求,确定以下设计原则:

    (1)根据钢梁应垂直整体塌落至水面的要求,确定桥墩爆破的高度;炮孔布置应使爆破块度小而均匀,且绝大部分抛离原墩身位置;残留墩体表面应基本平整。

    (2)为控制爆破飞石,爆破采用“边塌腹空”方案,即在墩帽和墩体两侧半圆锥体部分设置松动药包;墩帽以下,墩体中部区域布设抛掷药包。

(3)为确保北侧铁路双线桥及周边建筑物的安全,应对爆破振动进行控制。

2.2爆破设计参数

    根据上述设计原则,4个桥墩虽大小尺寸各异,但爆破的孔网参数药量计算基本相同。

    墩身主要采用水平布孔,孔距a=40cm,排距b=50cm,孔深l=135180cm;墩底四周布一圈斜孔,孔距a=60cm,孔深l=185cm;基础部分四周布垂直孔,孔距a=60cm,孔深l=100cm

    墩体两侧半圆锥体松动爆破的单耗,取K=400kgm3;中间部位抛掷爆破,取K=600kgm3;墩体底部斜孔,取K=1000kgm3。单孔装药量按体积公式计算:Q=KabHQ110350g

2.3爆破振动安全检算

    根据《铁路工程抗震设计规范》对重力式桥墩的有关规定,经分析计算,取运行铁路桥的爆破安全允许振速[v]=2cms,则桥墩一次齐爆的最大装药量Qmax=119.8kg;距1号墩最近的是机械厂的砖混结构厂房,按《爆破安全规程》取[v]=2cms,则1号墩爆破的最大允许装药量为Qmax=46.1kg。按此允许药量对50m处的民房和80m外的土窑洞进行爆破振动检算,也是安全的。

2.4爆破效果

    为减少爆破振动效应,采用非电导爆管网格式闭合网路毫秒起爆法。对爆破体采用两层草袋和一层荆笆做覆盖性防护,防止飞石。在双线桥无列车通过时刻起爆。

    一声炮响,桥墩炸塌,钢梁平稳下落(见图3),溅起一片水花,支撑在桥墩炸平的根部。钢梁侧向无明显偏斜,沿纵向成折线状倾斜平稳地支撑在残墩上。钢梁上原铺设的枕木和钢轨大部分保持原位,只在两梁交接处上下有错位。运行铁路桥在爆破瞬间几乎没有震感,周围建筑物、通信线和电力线路安全无恙。

 

 

爆后钢梁平稳塌落至水面

 

3通化市东江旧桥拆除爆破

 

完成时间198812

工程地点:吉林省通化市

完成单位:北京爆破联合工程公司(铁道部科学研究院、铁道部建厂工程局)

项目主持人及参加人员:金骥良、果淑琴、王中黔、刘玉范、郭康源、胡中玉、李金龙、李保国

撰 稿 人:王中黔

 

    东江旧公路桥横跨吉林省通化市浑江,因1987年紧靠此桥又建起了拱形新桥,为了满足防洪泄洪的需要,决定爆破拆除旧桥。

    东江旧桥为格贝尔式样的钢筋混凝土桥,桥长228.25m、宽6.1m、高8m,共有13个钢筋混凝土桥墩和两个框架式桥台,桥面由6跨锭着梁、6跨吊梁和两跨板梁组成,桥面配筋十分密集。爆破的方量为:桥面883.3lm3,桥墩、台632.5m3,总计1516m3

    该桥跨浑江两岸,桥的西北岸80m处有居民楼和工厂;东南岸有沿河马路,路边为玉皇阁山;桥东,50m外为居民楼。东江新桥为钢筋混凝土拱桥,与旧桥平行相距仅0.66.Om,桥面高出旧桥lm

    业主要求在冬季结冰期完成,爆破时不得对新桥有任何破坏,爆破块度均匀,达到装车要求。

3.1爆破设计要点

    (1)新旧两桥紧靠,特别是2号桥墩台处,如爆破时旧桥面垂直下落,将砸在新桥桥墩上造成结构性破坏。因此,桥墩和桥面采用50ms延时爆破,使其略向外侧倾倒。

    (2)爆破参数选择。由于桥面配筋密布,破碎块度要求小,因此采用密集布孔、微量装药的原则。孔网参数根据各种结构的不同尺寸和配筋情况进行设计。

    单位体积耗药量取K=400550kgm3,单孔装药量按体积公式计算:Q=KabH

    总计钻孔5236个,药包10665个,总药量为407kg

    (3)爆破振动安全检算

    确保新桥的安全是本次爆破的重点。经分析和根据以往的爆破经验,取钢筋混凝土拱桥的爆破允许振速[v]=10cms。由于爆破的对象和保护的对象为平行的长条形,计算时把每个桥墩作为一个振动传播源,将桥面药量近似分配到相近的桥墩上,则一次爆破的允许药量为Q=24kg。因此,将407kg的总药量分成18个区段,进行毫秒延时爆破。每个分区的孔内导爆管连接成一个独立的网格式闭合网路,各分区用毫秒电雷管连接成复式电爆网路进行起爆。爆破时在新桥桥面上布置了四个振动监测点。

3.2爆破效果

    东江旧桥爆破效果如图4所示。爆破后桥墩全部炸碎,混凝土碎块被抛在两侧。整桥按设计要求略向外侧上游方向倾斜塌落,桥面沿纵向成曲线状断裂落至冰面,混凝土破碎,钢筋弯曲外露。

 

 

东江旧桥爆后现场

 

    爆破时,在桥面上实测振动速度v<3.8cms。新桥上原有的表面施工裂缝与爆前测量记录对比,没有任何变化。用20t汽车吊在爆破前后通过新桥,实测的动态特性对比表明,新桥结构没有受到任何损伤。

    爆破时的个别飞石得到很好控制,沿河马路和新桥的电力、通信线及桥上的路灯均安然无恙。