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連續箱梁臨時固結支墩爆破拆除技術

2016-11-23 09:12:45 責任編輯:崔瑋娜

王軍輝    楊威    李程遠

(武警水電第二總隊五支隊,江蘇常州,213135)

摘要:杭長客運專線跨上瑞高速公路特大橋主橋為三跨連續箱梁,采用掛籃懇臂施工,其臨時固結支墩由四根混凝土支墩組成。臨時支墩常規拆除方法需高空作業,難度大、時間長、安全風險高,甚至會因各個支墩拆除不同步而造成箱梁底標高偏差。本文通過研究跨上瑞高速公路特大橋連續箱粱臨時固結支墩結構特點、作業條件、周邊環境,選定爆破拆除方法。通過初擬爆破參數.多次爆破試驗,逐步甄選出最適合現場實際條件的爆破參數和最佳防護措施,實現了安全、優質、快速拆除,并將爆破作業對上瑞高速公路的不利影響降到最低,取得較好效果。實踐證明,懸澆箱梁臨時固結支墩爆破拆除方法,具有安全可靠、對主體結構危害小、破碎效果好、拆除速度快等優點,為類似工程提供了可貴的參考經驗,具有廣泛的推廣價值。

關鍵詞:臨時固結支墩;爆破拆除;技術;方法

 

1概述

杭長客運專線跨上瑞高速特大橋位于江西省分宜縣境內,橫跨上瑞高速公路。主橋為三跨連續箱粱,主跨100m。采用掛籃懸臂施工,其臨時固結支墩由四根混凝土支墩在墩梁間四周連接組成,支墩平面尺寸為1.5m×1.5m,混凝土強度等級為C50,高度比永久性支座高5mm。錨固鋼筋采用Ф28mm螺紋鋼,通長設置,埋入承臺1.2m,梁體內1.0m,共計50根,如圖1所示。

 1122105231.jpg

每根臨時支墩待橋梁合龍前需進行拆除,其常規拆除方法是先人工鑿除臨時支墩頂部10cm范圍內的混凝土,然后用氣割割斷各錨固鋼筋的方法。但是此方法作業時間長、耗時費力,工期無法保障,且屬高空作業,施工非常困難,有時甚至會因拆除臨時支墩不同步而造成箱粱的標高出現偏差。為此,施工中采用了爆破拆除方案。

2爆破設計方案

2.1爆破特點

(1)鋼筋比較密集,并且采用的是Ф28mm的粗鋼筋。

(2)混凝土強度高,其實際強度已達60MPa

(3)跨上瑞高速特大橋8號、9號墩位于上瑞高速公路兩側,公路為雙向四車道,車輛來往頻繁,且公路兩側有架立電線和電纜線,爆破環境復雜,因此對爆破方法的安全性和可靠性要求較高。

(4)施工中需確保箱梁與臨時支墩連接處不過度損壞,確保周圍建筑、管線和人員安全,且應確保高速公路通行安全。

  2.2爆破設計原則

為了嚴格控制爆炸能量和爆破規模,使爆破振動影響區域、破碎物的散落范圍等控制在規定限度以內,采用毫秒做差爆破。通過采用低威力、低爆速的炸藥,選擇或制造較多的臨空面,多鉆孔,少藥量,選取最佳的微差間隔時間和起爆順序,達到“破散不拋”、“就近坍落” 的效果。

2.3炸藥選用

選用SB型乳化炸藥,爆速4150m/s,殉爆距離9cm,臨界直徑13cm,SB型乳化炸藥爆炸性能好,爆轟感度高而機械感度低,成本低廉。

2.4爆破參數初擬

2.4.1  不耦合系數

采用手風鉆鉆孔,炮眼直徑dk為42mm,炸藥直徑dt為18mm,故不耦合系數D=dk/dt=2.39。

2.4.2周邊眼間距

周邊眼間距E取炮眼直徑的8~12倍,取為52cm。

2.4.3抵抗線

理論和實踐均證明爆破炮眼間距E與最小抵抗線形之比取0.8為好,即E/W=0.8,這樣得到W=65cm,因此炮孔間距取為65cm。

2.4.4炮眼裝填系數   

炮眼裝填系數計算公式如下:

 1122105813.jpg

式中β——爆破炮眼裝填系數;

ζ——支墩混凝士抗剪強度,kg/cm2

σe——支墩混凝土抗拉強度,kg/cm2

σc——支墩混凝土三軸抗壓強度,kg/cm2

dk——炮眼直徑,cm;

L——炮眼深度,取為115cm。

2.4.5單孔裝藥量初始值的計算

單孔裝藥量初始值的計算公式如下:

1122105814.jpg 

式中QK——單孔裝藥量,g;

 dt——炸藥直徑,cm;

 ρo——炸藥的密度,g/cm3

其他符號說明同前。

2.5爆破試驗

結合施工生產進行爆破試驗,每次爆破使用一排鉆孔,試驗完成后再在該支墩上進行第二排爆破孔的鉆孔,進行第二次試驗,直至試驗完成。

2.5.1  第一次爆破試驗

按照計算裝藥量對第一個背靠高速公路的支墩進行鉆孔與爆破,爆破結果顯示,僅能將混凝土炸松,無法形成拋擲效果,鋼筋僅發生變形,并未脫離支墩。

試驗結果表明,爆破參數不合理,主要原因是在計算過程中未考慮鋼筋對混凝土的影響,解決方案為增加裝藥量或減小鉆孔間距。

由于此處臨近高速公路,為防止爆破飛石,決定采用減小鉆孔間距的方法再次進行試驗。

2.5.2第二次爆破試驗

將鉆孔間距由理論計算的65cm調整為40cm,裝藥量不變,爆破結果顯示,臨時支墩混凝土已經全部碎裂,鋼筋向外彎曲10°~15°,但同樣未形成拋擲效果。

試驗結果表明,臨時支墩的鋼筋布置過密(10~12cm),直徑過粗(主筋28mm,箍筋16mm),導致其對混凝土的包裹作用遠大于混凝土本身的抗爆作用。為此,調整爆破鉆孔間距至20cm再次進行爆破試驗。

2.5.3第三次爆破試驗

按照鉆孔間距20cm,單孔裝藥量210g進行爆破,爆破結果較為理想,鋼筋彎曲15°~30 °,支墩形成完整爆破漏斗,爆破拋擲作用明顯,飛石距離30~50m。

因此以本次的爆破試驗參數用于正式的爆破施工中,鉆孔間距20cm;孔排距按照爆破試驗結果應該為16cm,但考慮到安全因素,采用弱拋擲爆破,將排距調整為20cm。由于單根乳化炸藥的重量為200g,若采用210g的單孔裝藥,藥量難以控制,調整為200g,分4節,每節50g,平均布置在單孔內。

3炮孔布置與裝藥聯網

每根臨時支墩炮孔成三角形對稱布置(如圖2所示),分5排,每排間距10cm,最上一排距離墩頂25cm,孔距20cm,孔徑3.8cm,孔深1.15m。炮孔采用YT20手風鉆鑿孔,當遇到鋼筋時,稍微調整,整體距離不足時,可以減少一排鉆孔,即減少一個5號鉆孔。

采用乳化炸藥,每個炮孔內裝藥200g,將炸藥平均分成四節等間隔綁在竹片上緩緩送人孔內,每節通過導爆索連接,如圖2所示。由此每根臨時支墩實際裝藥量為Q=200×12=2400g。

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采用普通毫秒延期電雷管起爆,為減少地震波對橋墩和箱梁的影響,根據孔位不同分別綁上l段、3段、5段毫秒雷管以控制起爆順序。同一個橋墩的四根臨時支墩同時爆破,段位成對稱布置,每根臨時支墩采用先兩側后中間的順序,各段延期時間見表1。爆破網路采用串聯網路,起爆電源使用專業MFB-200型起爆器。

 1122144211.jpg

4安全檢算與安全防護

4.1  爆破質點振動速度

爆破質點振動速度按下式進行估算:

 1122105812.jpg

式中    v一一建筑物質點振動速度,mm/s;

    K一一與混凝土強度、爆破方法、爆破條件相關的系數;

    Q——最大一段裝藥量,kg;

R——自爆源到被保護建筑物的距離,m;

    α——爆破地震波隨距離的衰減指數。

對于本爆破工程,K=90,Q=0.564kg,R=2m,α=1.4。

 由此可得

1122105811.jpg 

根據《爆破安全規程》,堅固的混凝土構筑物的振速臨界值是40mm/s,因此其爆破振動不會對周圍箱梁、墩身和其他建筑物造成損壞。

4.2安全防護措施

4.2.1  正面防護

 面對高速公路方向,距離高速公路僅20~30m,為重點防護對象,采用雙層柔性防護措施(如圖3所示)。 柔性防護材料有塑料篷布外包密目鐵絲網制作而成,分別懸掛在距離臨時支墩2m和5m的位置,形成二重防護體系,防護高度為箱梁底面至爆破區域一下3m的范圍。

 1122105233.jpg

4.2.2側面防護

側面距離高速公路較遠(40~60m),采用單層柔性防護措施,柔性防護材料、防護范圍與正面防護相同。

4.2.3公路防護棚加上的防護

由于懸臂施工在高速公路上搭設了防護棚架,這項措施使得可以在防護棚架上采取措施,增加防護的效果。在距離路面上1.5m范圍內,采用剛性防護,防護材料為木模板,其作用是防止碎石滾入公路區域。在距路面1.5m以上至防護棚架頂,采用單層柔性防護網,柔性防護材料與正面防護相同。

5爆破效果和結語

跨上瑞高速特大橋共2座主墩,8根臨時同結支墩,分兩次爆破。爆破時混凝土約l/2粉碎飛出,無遮擋下飛石范圍在20m以內,無大塊飛石,塑料篷布遮擋范圍無飛石穿透;剩余混凝土約1/4就地坍落,約l/4破碎松動,錘擊即可敲落。爆破后對周圍箱梁、墩身、盆式支座均無損壞。爆破效果良好。爆破防護效果如圖4所示。

 1122105234.jpg

臨時固結支墩爆破方法的關鍵在于根據具體情況調整相應的布孔方式、裝藥量和起爆網路,以確保在安全的前提下,達到最佳的爆破效果。

臨時固結支墩爆破拆除方法具有破碎效果好、拆除速度快的特點,可以節省人力物力,縮短工期,保證體系轉換的質量,且保證了跨上瑞高速特大橋按計劃日期合龍,值得推廣應用。

參考文獻

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摘自《中國爆破新進展》


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