復(fù)雜環(huán)境中復(fù)合結(jié)構(gòu)橋墩的爆破拆除

復(fù)雜環(huán)境中復(fù)合結(jié)構(gòu)橋墩的爆破拆除

從天津浦路到徐州，從王家營，黃河橋北端的橋墩被河流沖走和重建。根據(jù)橋墩及其周圍環(huán)境情況我們采用分層切割控制爆破技術(shù)將其拆除,取得了良好的爆破效果,達(dá)到了預(yù)期目的。1跨徑混凝土梁橋該橋建于1909年,為鋼板梁橋。共5墩6跨,跨徑9.83m。1985年大修更換成跨徑為9.86m的低高度鋼筋混凝土梁橋;同時(shí),將北端(1#)橋墩裂紋處用鋼筋混凝土包箍處理。該橋由于河水的沖刷,墩身基底泥土被局部掏空,致使墩身下沉148mm,傾斜水平位移140mm,線路中心與梁中心偏差達(dá)180mm,已危及行車安全,需拆除重構(gòu)。1.1壓輸電線路信息待拆橋墩北側(cè)3m處為臨時(shí)枕木垛架橋腳,西北側(cè)30m處為岸邊橋頭小平房;東側(cè)6m處為空架高壓輸電線路,40m處為下行線橋梁;南側(cè)3m處為枕木垛架橋腳;西側(cè)為故黃河上游(已打圍堰將水引向南部河床),橋墩西側(cè)1.2m處為一根南北走向的空架大直徑過河水管,5m處有地下通訊電纜;橋墩上方為鐵路大動脈的運(yùn)營線路,距墩帽凈空高度約0.4m。橋墩周圍環(huán)境如圖1所示。1.2混凝土墩身高度32m的特征線橋墩建筑材料多種,結(jié)構(gòu)為復(fù)合型。墩基根底有多排木樁;基礎(chǔ)有高1.15m的3層混凝土承臺;承臺上高0.85m、厚1.6m的墩身為料石;再向上高2.2m為料石,厚度為1.3m,料石外圍為厚0.7m的鋼筋混凝土箍裙;箍裙向上高1.6m、厚1.3m的墩身為混凝土結(jié)構(gòu);頂部為高0.4m的鋼筋混凝土墩帽,墩帽緣向墩身外伸出0.2m。橋墩基準(zhǔn)寬4.5m、厚1.3m、高6.2m。橋墩結(jié)構(gòu)及藥孔布置如圖2所示。1.3地面施工一環(huán)安全要求:①保證鐵路線正常運(yùn)行;②不損壞基底木樁;③南北側(cè)的臨時(shí)簡易枕木橋腳不受破壞;④西側(cè)空架水管和5m處地下通訊電纜不得損傷;⑤東側(cè)高壓輸電線路不得因爆破影響而中斷;⑥保證橋梁周圍其他設(shè)施的安全。破碎要求:便于人工清碴。2爆破的深基坑設(shè)計(jì)在對橋墩結(jié)構(gòu)、材料特點(diǎn)以及環(huán)境條件、安全要求、施工能力等因素進(jìn)行綜合分析后,決定采取由上而下分層多次切割、松動爆破的方案。具體爆破作業(yè)過程分為五個(gè)步驟:①切割爆破炸去高度為2m的上部墩身和墩帽;②炸去高度為2.2m的中部(腹部)墩身(即將帶箍裙部分的墩身松散掉);③炸去高度為0.85m的下部墩身(即將基礎(chǔ)承臺以上的墩身松散);④炸去高度為0.6m(即將基礎(chǔ)2層承臺松散掉);⑤炸去高度為0.55m(即在探明木樁的情況下,松散含有木樁的基底承臺)。3參數(shù)設(shè)計(jì)及爆炸網(wǎng)的連接3.1墩頂和上碼頭爆炸該部分寬4.5m(墩帽4.9m)、厚1.3m(墩帽1.7m)、高2m(含墩帽高0.4m),用水平孔爆破。(1)藥孔擴(kuò)大孔造成的布孔藥孔相對布置8列,由東向西分別編為1～8列,每列5個(gè)藥孔。為防碎片打擊西部空架水管,第8列靠近水管部位的藥孔挪設(shè)在底部第7～8列間。共布孔40個(gè)?？咨罘謩e為1、1.3m,孔徑40mm(下文均同)。(2)爆破目標(biāo)爆破高度單孔裝藥量按體積公式計(jì)算,即C=KvBHa(1)式中:C為單孔裝藥量,g;Kv為單位體積用藥系數(shù),g/m3,見表1;B為爆除部分的寬度,m;H為爆除部分的高度,m;a為藥孔的間距,m。表1需說明的是:①隨爆破目標(biāo)臨空面增加或減少1個(gè),表內(nèi)Kv值相應(yīng)減少或增加15%～20%。②本表適用2號巖石硝銨炸藥。使用其它炸藥時(shí),Kv值應(yīng)乘以炸藥換算系數(shù)e:對梯恩梯,e=0.86;對60%硝化甘油炸藥,e=0.75;對黑火藥,e=1.70。取Kv值為260g/m3,并將其它參數(shù)代入公式(1)得59g,調(diào)整為60g,分兩層裝藥,每層30g。(3)爆炸順序由東向西逐列起爆,切割至第5列,最后一次爆破第6、7、8列。3.2鋼筋混凝土分配比該部分尺寸為:墩寬5.2m(內(nèi)部料石部分為4.5m)、厚2m(內(nèi)部料石部分為1.3m)、高2.2m;鋼筋混凝土箍裙里有?12mm、30cm×30cm的鋼筋網(wǎng)和鉚桿,鉚桿長0.6m,間距0.2m,層距0.8m。該部分采用垂直孔爆破。(1)穿孔處理在料石墩身上距外邊緣0.5m處環(huán)形布孔1列,間距0.5m,藥孔20個(gè),設(shè)計(jì)孔深1.8m。(2)調(diào)整裝藥量,確保封藥量無完整單孔裝藥量按公式(1)取值計(jì)算(對料石,Kv值為200g/m3;對鋼筋混凝土為360g/m3)。由于鉚桿和料石夾縫的影響,孔位和孔深難以完全符合設(shè)計(jì)要求,需針對具體情況調(diào)整實(shí)際裝藥量。當(dāng)孔深在1.0～1.4m時(shí),藥量為150g,雙層裝藥,底部100g、上層50g;當(dāng)孔深在1.5～1.7m時(shí),藥量為225g,三層裝藥,底部100g、中層75g、上層50g;當(dāng)孔深在1.8～2.0m時(shí),藥量為300g,三層裝藥,底部150g、中層100g、上層50g。此部分爆破總藥量為3875g。3.3底部支撐起爆炸基礎(chǔ)承臺以上料石墩身的寬為4.5m、高為0.85～1.40m(個(gè)別部位因上次爆破殘留導(dǎo)致高度較大)、厚1.7m,采用水平孔爆破。(1)穿孔處理布置水平藥孔1列,位于承臺以上0.2m處,孔距0.8m,孔深0.95m,5個(gè)藥孔。(2)確定重量單孔裝藥量按(1)式計(jì)算,確定為150g(Kv取170g/m3),總裝藥量750g。3.4基礎(chǔ)抵抗平臺爆炸由于缺少最底層承臺中基樁的配置資料,決定用垂直孔爆破上兩層承臺。兩層承臺高0.6m。(1)穿孔處理交錯(cuò)布置4列藥孔,列距0.5m,間距0.6m,共34個(gè)藥孔,孔深0.5m。(2)單孔裝藥量計(jì)算c單孔裝藥量按下式計(jì)算:C=KvhHa(h為最小抵抗線?取孔深值?m)(2)C=ΚvhΗa(h為最小抵抗線?取孔深值?m)(2)Kv取180g/m3,計(jì)算得單孔裝藥量為32.4g。考慮到邊孔臨空面多,將裝藥量調(diào)整為:周邊孔為30g,里邊孔為35g。總裝藥量為1040g。3.5基樁的間距和密度由于河水的沖刷,墩基底承臺下泥土被部分掏空,西南側(cè)和西側(cè)減深清理后查明,木質(zhì)基樁為縱向4排,相對配置,每排8根,間距0.75m。外側(cè)排與內(nèi)側(cè)排的排距為0.7m,內(nèi)側(cè)兩排排距為0.9m(見圖2)。木樁直徑0.35～0.40m,木質(zhì)良好無腐蝕。墩基承臺尺寸為長5.8m、寬2.9m、高0.55m。采用垂直孔爆破。(1)編間距0.65m藥孔布置7列,布于同排兩根木樁間有4列,編為1、3、5、7列,間距0.75m;布于4排木樁間有3列,編為2、4、6列,間距0.5m,孔深0.3m,藥孔61個(gè)。(2)g/3g單孔裝藥量按(2)式計(jì)算為32g(Kv值為220g/m3)。鑒于上次的爆破經(jīng)驗(yàn)和對木樁的保護(hù),將第1、3、5、7列單孔藥量調(diào)整為30g,第2、4、6列單孔藥量為35g,總裝藥量為1995g。3.6爆炸網(wǎng)絡(luò)采用串聯(lián)電起爆網(wǎng)路,雷管用軍用8#工程電雷管。電源用電容式高能起爆器。4覆蓋人的下濕為防止個(gè)別碎片飛散過遠(yuǎn),每次起爆前都不同程度地利用浸濕的草袋、薄鋼板或廢枕木覆蓋遮擋。尤其是加強(qiáng)了對西側(cè)空架水管的防護(hù),局部用草袋包纏數(shù)層。起爆前派出警戒和望哨,利用行車間隙實(shí)施起爆。5混凝土澆筑變形第1次爆破,墩帽少部分被破碎,鋼筋暴露,大部分形成裂紋,向上飛石極少;上部墩身由于多面臨空,夾制作用小,大部分被切割后產(chǎn)生位移坍塌滑落。第2次爆破,墩身中部起加固作用的鋼筋混凝土箍裙部分被松散,部分鋼筋被拉斷、鉚桿滑脫,坍塌下若干塊;料石墩身大部分被松動。第3次爆破,水平孔的“抬炮”炮聲沉悶飛石少,易于清碴且料石回收率高,清理后出現(xiàn)了一個(gè)平整度良好的基礎(chǔ)平臺。第4次爆破,所爆兩層承臺全部松散,無超、欠挖現(xiàn)象,塊度適中,便于人工清碴,清理后剩下較為平整的基底承臺。第5次爆破,混凝土全部松散,木樁周圍的混凝土剝離,32根木樁完好無損。整個(gè)爆破完全達(dá)到了預(yù)期的效果,被保護(hù)的所有目標(biāo)與設(shè)施均安然無恙,沒有影響列車的正常運(yùn)行。6體驗(yàn)與討論(1)分層多次控制爆破模式本次爆破的橋墩雖不大,但其材料多種、結(jié)構(gòu)特殊、環(huán)境受限、安全要求高,且無圖紙,采用由上而下、分步分層多次控制爆破拆除方案穩(wěn)妥可靠。這樣做,既可以達(dá)到破碎指標(biāo),更能滿足安全等多種要求,使得各種效益明顯。(2)爆破技術(shù)類型的確定由于墩帽離上部線路、道床距離小,橋墩不論是向哪個(gè)方向整體傾倒都有可能碰撞線路設(shè)施,危及安全。因此,即使是分層爆破,對上部的爆破技術(shù)類型也應(yīng)慎重優(yōu)選。本次確定布孔8列,分列多次切割爆破方法,有效地控制了被爆體的允許位移程度和個(gè)別碎片的飛散,保證了上部運(yùn)行線路和空架大直徑過河水管的絕對安全。對于中、下部墩身,則采取以松散為主的爆破方式,從而最大限度地滿足清方要求,效果甚佳。對基礎(chǔ)承臺分層松動爆破,則主要考慮對木質(zhì)基樁的影響能夠減到最低程度,從而保證了基樁的完好程度,以便構(gòu)建新橋墩時(shí)再利用。(3)先切割后再爆破鐵路、公路橋梁在更新?lián)Q代時(shí),出于某種目的,往往在改建、重建過程中,有時(shí)需在原橋墩的兩側(cè)臨時(shí)構(gòu)筑橋腳保障正常地通行,爾后拆除原橋墩在原址上重構(gòu)(如本文情況);有時(shí)以原橋墩作為架設(shè)新橋梁的作業(yè)支撐墩架,待新橋梁架設(shè)后再拆除。這樣,雖然縮短了建橋工期,但給爾后的拆除作業(yè)帶來了難度。如果原橋墩(臺)帽頂與新橋梁上部結(jié)構(gòu)下緣的距離較大,尚可對原