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        復(fù)雜環(huán)境下混凝土危橋拆除爆破

        2021-09-17 08:24:14李文俊
        西部探礦工程 2021年7期
        關(guān)鍵詞:觸地橋體民房

        李文俊

        (安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局327地質(zhì)隊(duì),安徽合肥230011)

        1 工程概況

        蕪湖弋江大橋位于南陵縣079線(老318國道)上,1969年正式建成通車,方便了文昌鎮(zhèn)和弋江鎮(zhèn)兩地居民的出行。隨著交通流量的增加且橋面裂縫較多,樁基被河水沖刷裸露,承載能力嚴(yán)重下降,存在嚴(yán)重的安全隱患,已不能滿足安全交通要求。因而面臨著爆破拆除,消除安全隱患。

        蕪湖弋江大橋分為兩次爆破拆除,一期拆除11個(gè)橋墩,保留3個(gè)橋墩用于河道流水暢通,待一期爆破廢渣機(jī)械清除后再次爆破拆除余下部分。本次爆破體為一期爆破后保留的文昌鎮(zhèn)側(cè)的三個(gè)橋墩。該橋采用重力式橋臺,橋墩為H形墩,采用鵝卵石混凝土澆筑。橋面為厚度約40cm,橋?qū)挒?.5m,跨徑22.2m、距離水面高度13m的預(yù)制板結(jié)構(gòu),共3跨。橋面下部結(jié)構(gòu)為雙柱式墩,下部柱體直徑1.3m,上部柱體直徑1.0m,兩柱之間有連系梁連接,梁的尺寸為0.8m×1.1m。待爆橋體長度為66.6m。

        爆破周圍環(huán)境復(fù)雜,本次主要考慮待爆橋體的南側(cè),其周邊多為民宅,橋墩距最近民房25m。待爆橋體的北側(cè)距離民房300m,相對較安全。爆破周圍環(huán)境如圖1所示。

        圖1 周圍環(huán)境(單位:mm)

        2 爆破方案

        根據(jù)一期11跨爆破拆除的實(shí)施情況[1],結(jié)合該橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、周邊環(huán)境及工程要求,該橋采取控制爆破和機(jī)械破碎相結(jié)合的總體方案。控制爆破采用逐跨原地坍塌方案實(shí)施爆破[2],僅對橋梁的墩柱和橫梁進(jìn)行爆破,橋面不打孔爆破,有效控制爆破飛石,保證周邊民房安全;文昌鎮(zhèn)一側(cè)橋頭連接處先行采用機(jī)械破碎處理,使得橋體與路面斷開,有效降低爆破振動的傳遞。控制爆破使橋梁主體塌落河床,再用機(jī)械進(jìn)行破碎解體。

        3 橋梁爆破設(shè)計(jì)

        3.1 梁柱爆破高度

        根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式[3]:

        式中:H——爆破高度;

        K——經(jīng)驗(yàn)系數(shù),一般為2~5;為確保倒塌,取較大值5;

        B——橋墩直徑,取底部直徑1.3m。根據(jù)一期爆破效果,本次爆破炸高H取6.0m。橋體結(jié)構(gòu)及爆破高度如圖2所示。

        圖2 橋體結(jié)構(gòu)圖(單位:m)

        3.2 爆破參數(shù)

        (1)炮孔布置及參數(shù)。由于橋的梁柱長期受到河水沖刷,表面已有表層脫落。根據(jù)一期爆破效果[1],本期梁柱炮孔全部采用單排布孔,減少總用藥量的同時(shí),便于墩柱防護(hù),控制飛石產(chǎn)生。墩柱及橫梁炮孔布置示意圖見圖3。

        圖3 炮孔布置示意圖(單位:cm)

        (2)藥量計(jì)算。

        炮孔直徑:d=40mm;

        鉆孔深度:h=(0.7~0.9)D,D為墩柱直徑;

        最小底抗線:W=D/2;

        鉆孔間距:a=0.8W;

        單孔裝藥量[4-5]:Q=qWaD。

        根據(jù)一期爆破效果[1],單耗q取0.7kg/m3。爆破主要參數(shù)見表1。

        表1 爆破主要參數(shù)表

        3.3 起爆網(wǎng)路選擇

        采用非電微差起爆網(wǎng)路分段起爆:孔內(nèi)MS-11段導(dǎo)爆管雷管,每個(gè)橋墩采用簇聯(lián)連接(俗稱一把抓);橋墩之間采用MS-4段孔外延時(shí),雙向復(fù)式連接起爆網(wǎng)路。

        4 安全監(jiān)測及防護(hù)

        4.1 橋面觸地振動

        橋體坍塌時(shí),必須預(yù)防二次振動的危害。根據(jù)《爆破安全規(guī)程》(GB6722-2014),距離R處的觸地振動速度[6]為:

        式中:Vz——坍塌物沖擊地面在測點(diǎn)處產(chǎn)生的地表振動速度;

        R——測點(diǎn)到?jīng)_擊觸地點(diǎn)的距離;

        I——沖擊觸地沖量,I=M(2Hg)1/2;

        M——坍塌物質(zhì)量;

        H——坍塌物重心到地面距離。

        由于采取延時(shí)控制爆破,每塊橋板逐跨塌落且最后一跨一端與橋堤相連,按照距離民房最近一端塌落振動危害最大計(jì)算,因此,只要計(jì)算最后一跨始端的塌落觸地振動即可。每塊橋體長22.2m,質(zhì)心高H=13m,每塊質(zhì)量約M=550000kg,觸地點(diǎn)質(zhì)心距離橋頭民房47.2m,算得觸地振動速度V=1.2cm/s。由此可見,實(shí)際觸地振動小于爆破安全規(guī)程中磚結(jié)構(gòu)房屋允許振動V=2.0cm/s,即爆破觸地振動符合安全要求。

        考慮到臨近建筑物多為磚結(jié)構(gòu)民房,實(shí)際抗震能力差,為確保萬無一失,在文昌鎮(zhèn)一側(cè)防護(hù)堤混凝土坡面上設(shè)置兩處砂袋墻,這樣的防護(hù)措施也是減小塌落振動的有效辦法。

        4.2 爆破振動安全允許速度

        根據(jù)《爆破安全規(guī)程》(GB6722-2014)中爆破振動安全距離公式[7]:

        式中:Q——最大段別裝藥量;

        R——爆破點(diǎn)距保護(hù)對象的安全距離,取25m;

        K——地質(zhì)系數(shù),取50;

        α——衰減指數(shù),取1.5;

        V——保護(hù)對象所在地質(zhì)點(diǎn)振動安全允許速度,對于一般磚房建筑物的安全允許振速V=2cm/s。

        爆破振動主要考慮到橋頭周邊房屋多為普通民用磚混結(jié)構(gòu),且最近的房屋25m。

        通過計(jì)算Q=25kg,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于本工程中的最大段別裝藥量6.15kg,符合要求,十分安全。

        爆破進(jìn)行了振動監(jiān)測,監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示爆破振動完全控制在安全允許范圍內(nèi),實(shí)測數(shù)據(jù)如表2所示。

        表2 爆破振動監(jiān)測表

        4.3 爆破飛石控制[8]

        拆除爆破的飛石控制距離計(jì)算,目前沒有比較成熟的計(jì)算公式。本文主要采用大連理工大學(xué)李守臣教授通過對幾十例拆除爆破工程中飛石數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析,得到無覆蓋情況下飛石距離與單位藥量之間的關(guān)系:

        式中:Lf——無覆蓋情況下拆除爆破飛石的飛散距離,m;

        K——拆除爆破單位藥量,kg/m3。

        本次爆破設(shè)計(jì)最大單耗為0.7kg/m3;通過計(jì)算:Lf=70×0.70.53=58(m)。

        為有效控制爆破飛石的產(chǎn)生,首先要保證堵孔質(zhì)量,其次將裝藥部位用雙層鋼絲網(wǎng)無縫銜接裹緊,再在外圍采用三層柔性竹籬笆近體搭架子防護(hù)。實(shí)際效果表明,本次爆破飛石防護(hù)非常到位,周邊未見任何飛石產(chǎn)生。安全防護(hù)見圖4。

        圖4 安全防護(hù)圖

        5 爆后效果及結(jié)論

        大橋于2017年12月8日14時(shí)00分順利起爆,約0.6s以內(nèi)實(shí)現(xiàn)逐跨坍塌,被爆橋體塌落解體較充分,完全達(dá)到了預(yù)期效果。效果見圖5。

        圖5 爆破效果圖

        6 結(jié)論

        (1)雙排炮孔置于墩柱最下端缺口位置的設(shè)計(jì),確保了橋墩的失穩(wěn),且解決了圓柱形構(gòu)筑物圓弧曲面對最小抵抗線的影響。

        (2)爆破飛石對橋臺南側(cè)多有民房等保護(hù)對象的影響,設(shè)計(jì)合理的布孔,最小抵抗線方向,即弱約束方向置于背離近岸保護(hù)對象,采用多層鋼絲網(wǎng)包裹和多層竹籬笆近體防護(hù),可較好地防止爆破飛石產(chǎn)生。

        (3)橋梁主體爆破時(shí)采用的逐跨微差起爆技術(shù),有效地控制了爆破振動和塌落觸地振動危害。機(jī)械預(yù)處理斷開原路面,坍塌部位二堆置砂袋,可起到良好的減振作用。

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