大桥改建工程之老桥爆破拆除设计和施工方案

X224线龙华大桥改建工程龙华老桥爆破拆除设计和施工方案设计：黄文华校对：邓昌盛审核：周亚曙广州军区工程科研设计所2008年10月23日PAGEI目录TOC\o"1-1"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc211421018"1工程概况1HYPERLINK\l"_Toc211421019"2总体方案2HYPERLINK\l"_Toc211421020"3爆破参数设计4HYPERLINK\l"_Toc211421021"4爆破安全设计7HYPERLINK\l"_Toc211421022"5安全技术措施11HYPERLINK\l"_Toc211421023"6施工工艺及程序12PAGE11X224线龙华桥爆破拆除设计和施工方案1工程概况根据X224线龙华大桥改建工程需要，需在X224线龙华桥原址上改建新桥。目前，在旧桥右侧（增城至龙华方向）已基本完成新桥右半幅的修建，待其通车后计划于12月1日开始爆破拆除旧桥，于12月31日完工，在旧桥原址上修建新桥的左半幅。1.1周围环境根据现场勘查情况，爆破环境较为复杂。其中新桥与旧桥桥面间距最窄处仅0.2m左右，龙门方向约50m有大量密集的建筑物，增城方向约30米也有民房，如图1。爆破时，必须严格控制爆破振动、冲击波、飞石等对新桥和两侧建筑物的影响。新桥新桥旧桥龙门增城居民区居民区民房民房民房X224线河床30m50m图1示意图1.2桥梁结构经现场勘查，旧桥为8m宽空腹石拱桥，桥下净空11m，重力式墩，U形桥台；桥长121.5m，桥宽8m；桥身材料均采用浆砌块石。由于年代较长，桥身存在大量裂缝，桥梁结构如图2:图2桥梁结构1.3工程要求(1)确保工期：满足甲方所提出的施工要求，采取合理的施工工艺和强有力的措施保证拆除爆破在合同期限内完成；(2)确保安全：保证附近道路、建筑物、设施以及爆破点周围人员的绝对安全；(3)确保质量：确保按照设计要求拆除，破碎较充分，确保爆破效果。2总体方案根据该桥梁的结构特点、爆破环境和工程要求，拟采用如下爆破方案。2.1爆破方法在较为复杂的爆破环境下，采用微差控制爆破技术，将爆破振动、爆破飞石等爆破危害效应控制在最小范围内，确保一次准爆和施工安全,满足甲方的安全要求。2.2起爆控制方式采用塑料导爆管电起爆系统，将爆破危害主要控制在旧桥左侧（增城至龙华方向）并降到最低，确保新桥和周围设施安全。2.3预拆除2.3.1拱底路面拆除拱底部分的爆破只能由上往下钻孔，而拱底上方有15cm路面、30cm砂垫层，拱底两侧空隙还有沙砾填补，钻孔施工难度较大，因此必须将拱底上方的路面、垫层、填补沙砾清除干净，使拱底裸露。为确保爆破效果，每个拱底需清除出3米长的拱底，如图3：3m3m拱底图3拱底路面拆除示意图2.3.2桥台护坡拆除根据甲方要求，需对桥台及其基础进行拆除。由于桥台大部分基础被护坡掩埋，无法直接进行钻孔施工，因此必须预先将掩埋桥台的护坡清除，使桥台及其基础裸露，以便于钻孔施工。如图4所示。黑色阴影部分为需清除的护坡黑色阴影部分为需清除的护坡图4桥台护坡拆除示意图2.4爆破部位按照甲方要求，为达到爆破效果，根据理论计算和实践经验，爆破部位确定如图5（阴影部分）：图5爆破部位3爆破参数设计3.1布孔及装药参数3.1.1桥台桥台结构较为复杂，爆破难度最大。增台和龙台结构基本相同，以增台为例，爆破钻孔方案如图6所示：图6桥台布孔纵向截面示意图由于浆砌块石间隙较多，爆炸能量容易逸散，因此装药单耗应适当增加，根据经验取单耗q=250g/m3。装药布孔参数如下：垂直孔：孔深：1.5m以上，斜坡部分孔深适当加大，保证孔底距离桥台基础下端面约30cm；孔距：1m；排距：0.8m；填塞长度：≮0.7m；单孔装药量：1.5m孔深装药量为300g。水平孔：孔深：1.2m；孔距：1m；排距：0.8m；填塞长度：≮0.7m；单孔装药量：240g。倾斜孔：根据具体情况控制孔深和填塞长度，使装药分布尽量均匀。3.1.2桥墩桥墩布孔纵向截面示意图如图7：图7桥墩布孔纵向截面示意图垂直孔：孔深：1m；孔距：0.8m；排距：0.5m；填塞长度：≮0.7m；单孔装药量：100g。水平孔：孔深：1.2m；孔距：1m；排距：0.8m；填塞长度：≮0.7m；单孔装药量：240g。倾斜孔：根据具体情况控制孔深和填塞长度，使装药分布尽量均匀。3.1.3拱肋药孔药孔图8拱肋布孔纵向截面示意图如图8拱肋均钻水平孔。孔深：0.6m；孔距：0.5m；排距：0.4m；填塞长度：≮0.4m；单孔装药量：30g。3.1.4拱底图9拱底布孔纵向截面示意图如图9拱底均钻垂直孔。孔深：0.9m；孔距：0.8m；排距：0.5m；填塞长度：≮0.7m；单孔装药量：90g。3.2起爆顺序及延期时间间隔1234为尽量减小旧桥爆破后的塌落震动以及爆破振动、冲击波对新桥和附近建筑物的影响，采用分4段由增城往龙台方向依次爆破坍塌的爆破1234图10起爆顺序4爆破安全设计本次爆破采用微差控制爆破，应考虑的主要危害效应是：爆破振动、爆破飞石和空气冲击波。根据国内外大量工程实测资料及我们多次工程实践经验分析，只要控制得当，这些危害效应就不会对一定范围内人员、建筑和设施造成任何不良影响。4.1爆破振动此次爆破应考虑的重点保护目标是旧桥右侧的新桥和附近居民房屋。根据被保护目标的结构特点，按照国标《爆破安全规程》（GB-6722-2003）确定的标准，新桥桥墩取安全振动速度（质点垂直振速）Vc=5cm/s（保守值），房屋取安全振动速度（质点垂直振速）Vc=2.8cm/s（保守值）应是合理的。爆破地震波振动速度可根据《爆破安全规程》（GB-6722-2003）给出的质点垂直振速公式（前苏联萨道夫斯基公式）进行计算，考虑到此次爆破为微差控制爆破，则令V=VC，Q=Qmax，则不同距离R处允许的最大一段（次）起爆药量Qmax：式中，Qmax—取最大一段装药量。Vc—被保护对象振动的安全允许速度，cm/sR—爆破振动安全距离，mK、α—与爆破地形、地质条件等有关的系数和衰减指数，可通过试验确定。根据本次爆点周围的实际地质条件，参考我们以往工程实测数据，对新桥桥墩根据现场情况，新桥桥墩与旧桥桥墩成交错布置，桥墩之间距离约在10m以上。按最恶劣情况，取新桥桥墩与旧桥桥墩距离R=10m。由于旧桥桥墩的爆破部位四面临空，爆破能量主要用于破碎岩石，只有极少部分传输至地下，根据工程实践，取K=450，α=3.5。将Vc=5cm/s、R=10m代入上式，则最大一段（次）允许装药量分别为：Qmax=21kg。为安全起见，本次爆破取最大一段装药量Qmax≤10kg；当一次最大齐爆药量为10kg时，对新桥桥墩按照《爆破安全规程》（GB-6722-2003）可算出安全距离为7.79m＜10m。(2)对于附近居民房屋：取K=250，α=2。将Vc=2.8cm/s、R=30m代入上式，则最大一段（次）允许装药量分别为：Qmax=32kg。为安全起见，本次爆破取最大一段装药量Qmax≤10kg；当一次最大齐爆药量为10Kg时，对附近居民房屋按照《爆破安全规程》（GB-6722-2003）可算出安全距离为20m。爆破时根据爆点至被保护目标的不同距离，分别确定每一次爆破的最大一段装药量，则爆破振动对周围建筑设施就不会产生任何不良危害效应。4.2爆破飞石防护对于爆破飞石，可采取以下预防措施：a)布孔前详细测试爆体尺寸，确保实际最小抵抗线不小于设计值；排间起爆顺序控制为：由旧桥左侧至右侧（即向新桥一侧）逐排起爆，使最小抵抗线方向面对河床的开阔地带，背对新桥方向。以爆破拱底为例，见图11所示，图中用虚线相连的炮孔是同时起爆的一段，旁边的数字表示起爆顺序。新桥方向新桥方向旧桥旧桥左侧河床方向12345碎石的主要飞散方向图11控制飞石方向示意图b)加强填塞质量，严格控制单耗药量；c)对旧桥装药部位朝向新桥及两端民居的方向实行严密的防护措施。对垂直炮孔，采用砂袋覆盖炮孔，防止爆破气体夹带飞石冲出，然后用钢筋网（或竹笆）覆盖，挡住飞出的个别飞石，最后在钢筋网上再覆盖一层砂袋配重，强化钢筋网的防护效果。对于水平炮孔，采用厚胶带覆盖炮孔，厚胶带外覆盖钢筋网，钢筋网之间用铁丝捆扎成为一个整体，从而加强胶带和钢筋网的防护效果。如下图所示。砂袋砂袋炮孔钢筋网钢筋网厚胶带图12防护方法示意图其中3处拱底爆破部位和2个桥台外侧临空面是重点防护部位，需适当加大砂袋、钢筋网和胶带的用量，确保万无一失。d)所有人员撤至安全距离200m以外。e)对新桥的桥墩、带梁、T形梁等需重点保护部位朝向旧桥爆破部位的一侧，采用柔性长胶带、钢筋网或竹笆连接成面，阻挡飞石。4.3爆破冲击波微差控制爆破空气冲击波效应很小，其影响范围小，因此可不予考虑。5安全技术措施5.1拒爆分析及预防拒爆原因主要是火工品的质量不合格、操作人员熟练程度不够以及药孔进水等，可采取以下措施：(1)如装药时下雨，需用防水胶布包缠雷管之间的结合部；(2)连接网络的人员必须是熟练的技术人员，保证连接质量；(3)选用合格的火工品和炸药，装药前应抽样检查其性能，包括炸药的起爆感度、雷管的起爆能力和延期时间等；(4)电雷管绑扎在导爆管上时，必须将电雷管的底部用胶布包缠，防止金属射流先炸断导爆管。5.2早爆分析及预防为了防止杂散电流和感应电流干扰爆破网络，引发早爆事故，采取如下预防措施：(1)爆破前在电磁干扰源附近深埋一电雷管，将脚线闭合，检查是否引爆。(2)主干导电线必须绝缘性能良好，且两根主线一道敷设避免成环状；(3)清场完毕后才将主干导电线和起爆网络连接。5.3其它安全措施(1)加强对全体施工人员的安全教育，建立各级岗位责任制，确保工程质量和施工安全。(2)施工中严格贯彻执行《爆破安全规程》(GB6722-2003)等有关规定，严格遵守地方公安部门相关规章制度。(3)爆破的时间、地点用醒目标牌置于施工现场出入的各主要路口，并事先通知有关单位；根据爆破部位、规模、环境、人员活动状况确定警戒范围和警戒点，警戒人员严格把守；爆破时用哨音通知附近人员，确认无任何危险情况时才能点火起爆。(4)爆破作业现场，无关人员不得进入；放炮时避开人流和车辆；爆破后5min，指挥员和安全员先进入现场，检查起爆情况，经确认完全起爆后，才能发出解除信号，撤回警戒人员，恢复正常作业。5.4爆破信(记)号规定(1)预备信号：哨音三长声。派出警戒人员，所有作业人员撤至爆破飞石安全距离以外，起爆站人员做好起爆前一切准备，待命起爆。(2)起爆信号：哨音连续短促声。爆破指挥员经与各警戒点联系，确认安全后，适时向起爆站下达起爆命令，点火起爆。(3)解除警戒信号：哨音一长声。起爆后，指挥员和安全员至现场检查爆破情况，经确认完全准爆后，由指挥员发出此信号，警戒人员撤回，恢复正常秩序。6施工工艺及程序施工的基本原则是在确保人员、建筑、设施绝对安全的前提下，保证工程质量，尽量缩短工期，满足甲方的要求，做到安全、合理、先进、可行、经济。为实现此目的，拟采用以下施工程序及工艺：(1)现场勘察。准确量取爆体的有关尺寸，详细核对结构形式；查看爆点周围环境，明确需要保护的目标；详细了解与工程有关的其它事宜。(2)机械设备进场、组织施工准备。办理炸药火工品购、运、存有关手续；筹备各种施工材料。(3)现地测量标定。根据爆破设计方案确定的爆破参数，将爆破范围、药孔位置等标定在相应部位。(4)组织钻孔作业。严格按照设计的药孔位置、角度和深度钻孔。(5)检查药孔。检查校对孔位、孔深、角度是