郭堯,戚妍娟,薛里
(1.海南省跨海工程籌建辦公室,海南海口570204;2.海南高速鐵路公司,海南???70204; 3.中國鐵道科學研究院鐵道建筑研究所,北京100081)
橋臺拆除中光面爆破技術的應用
郭堯1,戚妍娟2,薛里3
(1.海南省跨海工程籌建辦公室,海南海口570204;2.海南高速鐵路公司,海南???70204; 3.中國鐵道科學研究院鐵道建筑研究所,北京100081)
在渝涪鐵路二線施工中,由于設計變更需拆除施工中的橋臺,若用傳統(tǒng)的方法會破壞承臺基礎。為保證周圍建(構)筑物及居民安全,并使承臺基礎不受損害,通過方案對比決定采用光面爆破技術,并輔以刻槽來增強爆破成形效果。本文闡述了橋臺拆除方案、爆破參數(shù)選取及安全控制技術。實踐證明,所采用的橋臺光面爆破拆除方法既利于結構解體及降低振動,也能形成完整爆破面。
橋臺 光面爆破 刻槽 承臺 降振
由于重慶鐵路網(wǎng)建設改造需要,需對建設中的渝涪鐵路二線廟壩右線中橋橋臺采用爆破方法拆除,同時必須保證承臺基礎結構不受影響。該大橋橋臺位于渝涪二線ZDK50+157.5—ZDK50+165.5處。橋臺為現(xiàn)澆的矩形實體墩,已澆筑至頂帽,需要爆破拆除前墻1.5 m以上部位(圖1)。平面圖為長方形,長6.0 m,寬2.7 m,高3.5 m,擬拆除體積27 m3。除了頂帽50 cm范圍內(nèi)有上下兩層的φ12螺紋鋼筋,其它均為混凝土結構,上下兩層鋼筋間有連接鋼筋,網(wǎng)格尺寸20 cm×20 cm,保護層厚度5~10 cm。
圖1 橋臺及需拆除部分示意(尺寸單位:cm;標高單位:m)
橋臺西北側距渝涪鐵路20 m;東北側150 m外有敬老院和小學;南側距華盛公路40 m;西南側100 m內(nèi)為農(nóng)田,200 m外為廟壩村。爆區(qū)周圍有正在運行的既有鐵路線,本次爆破作業(yè)屬環(huán)境復雜類爆破。
由于爆區(qū)環(huán)境條件復雜,只有兩個方向有作業(yè)空間。為保證安全、降低成本,同時考慮到便于操作、爆破效果好,經(jīng)對比兩個方向鉆孔方案后,決定采用南面光面爆破方案。該方案簡單可行,具體做法是在需要保留的輪廓面上部10 cm處打一層密集的炮眼,使用光面爆破技術,爆破后盡可能形成一個完整面。根據(jù)本工程建構物及環(huán)境情況,擬采取向北打水平眼。先將頂帽爆破破碎,形成良好臨空面,然后托盤中部打一層水平孔同時起爆,最后對前墻進行光面爆破,形成較好輪廓面。
光面爆破技術的優(yōu)點是易于形成輪廓面,對保留體的損傷小,防護方便,破碎效果好??紤]橋臺部分拆除要求較高,為保證保留體損傷小且爆區(qū)解體充分,擬在光爆孔同一水平面刻槽(圖2),刻槽深度為5 cm。這樣成形效果將更理想。為減少爆破對臺身的影響,在頂帽與臺身的銜接處,打1排深2 m,間距50 cm的垂直空孔,以阻斷應力波的傳播。
圖2 刻槽示意(尺寸單位:cm;標高單位:m)
3.1 頂帽爆破參數(shù)
頂帽截面尺寸僅1種規(guī)格。孔深擬取頂帽斷面寬度的1/2稍多,鉆水平孔一排,孔距80 cm,最小抵抗線50 cm,孔深2.4 m。采用乳化炸藥,炸藥單耗為0.4~0.6 kg/m3。采用直徑38~40 mm的鉆頭,孔徑40~42 mm。爆破參數(shù)計算結果見表1。由于該處位于鋼筋網(wǎng)下方,可能造成打眼困難,炮眼的水平偏移不得大于2 cm,間隔裝藥。
3.2 托盤爆破參數(shù)
需要爆破的托盤斷面尺寸也只有1種規(guī)格。最小抵抗線取托盤斷面寬度的1/2,鉆鑿水平孔,孔距70 cm,孔深2.0 m。采用乳化炸藥,炸藥單耗為0.6~0.8 kg/m3。
表1 爆破參數(shù)計算結果
3.3 光面爆破參數(shù)
為保證爆破輪廓的形成,周邊眼采用φ25 mm的小直徑藥卷間隔不耦合裝藥,并用導爆索連接??拙?5 cm,孔深2.1 m,炸藥單耗為0.2 kg/m3。
此次爆破炮孔布置見圖3。
圖3 炮孔布置(尺寸單位:cm;標高單位:m)
考慮環(huán)境、減小振動及巖石解體需要時間的要求,頂帽使用1段雷管引爆導爆索使之先響,托盤孔內(nèi)使用10段非電雷管,而光爆孔和空孔采用導爆索外接一個15段導爆管雷管,時間間隔約400 ms??變?nèi)非電雷管一層9~15個左右簇聯(lián),采用非電交叉復式網(wǎng)路,兩發(fā)電雷管引爆。起爆網(wǎng)絡如圖4所示。
圖4 起爆網(wǎng)絡示意
5.1 爆破地震波控制
由爆破引起的地震波是對已完成結構物和周圍建筑產(chǎn)生破壞作用的主要因素,當振速不大于5 cm/s時,一般可以保證建筑物的安全。在本工程中控制地震波速V≤2.5 cm/s。在橋臺拆除爆破中,振速主要與一次性起爆的藥量有關,所以本工程用控制單段最大裝藥量來控制地震波的危害。
地震波波速驗算公式為
式中:V為地震波波速,取2.5 cm/s;K為傳播介質系數(shù),取150;Q為單段最大裝藥量,kg;R為爆源至被保護構筑物之間的距離,取20 m;α為地震波衰減指數(shù),取2。
經(jīng)計算單段最大裝藥量Q≤17.2 kg。爆破設計中單段最大裝藥量為9.9 kg,滿足要求。
5.2 爆破飛石距離控制
在橋臺拆除爆破中,會有個別巖塊飛散距離較遠,易對人員、設備或建筑產(chǎn)生危害,必須予以控制。個別飛石的飛散距離與爆破參數(shù)、孔口堵塞質量等因素有關。最外圈眼最有可能產(chǎn)生危害性飛石,應特別注意其填塞質量,并作飛石距離驗算。
飛石距離驗算公式為
式中:R為飛石安全距離,m;k為飛石安全系數(shù),一般k =1.0~2.0;W為最大藥包的最小抵抗線,m;n為最大藥包的爆破作用指數(shù)。
經(jīng)驗算,設計中可能產(chǎn)生的最大飛石距離R= 90 m。為防止爆破飛石影響運營鐵路線,須在爆破施工時采取有效手段加強防護,確保飛石距離控制在15 m以內(nèi)。起爆時,確保人員、機械設備撤離出爆源200 m以外。
爆破后承臺基礎結構邊緣僅留下一個長10 cm、寬5 cm的切口,形成較為整齊的爆破面,很好地保護了承臺基礎,為后期施工打下了良好基礎。在渝涪鐵路軌枕上安置的爆破振動儀采集到的振動速度為0.57 cm/s,最遠的一塊20 cm的石塊飛出爆心12 m。光面爆破技術很好地解決了對保留建(構)筑物的保護問題,在類似要求較高的工程中可以借鑒。
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(責任審編李付軍)
U455.6
A
10.3969/j.issn.1003-1995.2015.02.15
1003-1995(2015)02-0055-03
2014-07-17;
2014-08-19
郭堯(1983—),男,湖南湘西人,助理研究員,碩士。