凤凰谷水电站导流明渠临时桥桥墩拆除爆破

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1、工程概况

凤凰谷水电站导流明渠下游临时桥是二期工程施工期间连接左右岸的交通桥，该桥为2跨，桥面系为贝雷钢架，已经拆除，明渠中间有一钢筋混凝土桥墩，由2个墩柱组成，墩柱中部横系梁连接，顶部为盖梁和墩帽。墩柱高12.5m，截面1.5m×1.5m，混凝土标号C30，原设计墩柱为圆形，后变更成方形，钢筋仍按圆形柱施工，竖向钢筋36Ф25@121.3，环向钢筋为螺旋筋，Ф10@100～150，墩柱底部钢筋锚入1.0m厚的基础板中，基础板下部埋设6根3Ф25锚筋桩，锚筋桩上部伸入墩柱底1.0m；横系梁在墩柱的中部，梁高1.5m，梁宽1.0m，长4.0m，混凝土标号C30；墩柱顶部盖梁长8.0m，宽2.5m，高1.1m，盖梁上墩帽高0.4m，宽2.5m，长7.0m。基础板以上部分要求在2008年汛前全部拆除，根据业主意见，为避免飞石和爆破振动对永久建筑物的影响，将桥墩放倒即可。为加快进度，拟采用定向爆破技术。

2、方案选择

根据该桥墩地理位置、周围环境及结构特征，经分析和比较，采用分区多段延时微差定向倒塌的爆破方案，重点位置是两墩柱左侧钻水平孔形成爆破缺口使墩柱快速失稳倒塌，系梁同时爆破充分解体。在爆破设计时，为使混凝土脱离钢筋，钢筋屈服失稳的速度加快，对该墩柱的破坏高度和炸药单耗适当加大。

3、爆破技术设计

3.1墩柱拆除设计

3.1.1墩柱炸高的确定

根据经验公式，墩柱炸高H=K·（B+Hmin），其中K为经验系数，其值为1.5～2.0，一般取大值，即K=2.0，B为墩柱在倾倒方向的边长，B=1.5m，根据经验公式，墩柱最小破坏高度Hmin =（7.5～12.5）d，d为钢筋直径，根据以上公式计算和施工经验，墩柱破坏高度取3.6m。

3.1.2爆破参数选择

（1）最小抵抗线w

该墩柱为大截面钢筋混凝土柱，为使炸药分布更合理和使混凝土破碎更均匀，一般沿立柱轴线方向布设3排炮孔，梅花形布置。1排炮眼布置在柱轴线上，另2排炮眼均匀布置在轴线的两侧。在大截面钢筋混凝土承重立柱的控制爆破中，宜取最小抵抗线w=20～50cm，对本柱最小抵抗线取w=0.375m。

（2）炮孔间距a

爆破钢筋混凝土立柱， a=（1.2～1.25）w=0.45～0.47m，实际布孔取a=0.45m。

（3）炮孔排距b

b=（0.8～0.9）a=0.36～0.405m，为使炮孔均匀布置，取b=0.375m。

（4）炮孔深度L

炮孔深度L=2B/3，B为柱截面长边长，L=1.5×2/3=1.0m，中间1排钻孔深度取1.0m，两侧钻孔深度取L=1.2m。

（5）单位用药量系数K的确定

在最小抵抗线w=0.2～0.5m时，单位用药量系数K根据经验取值范围0.4～1.1kg/m3，正常配筋取小值，布筋较粗密取大值。施工时取K=1.0kg/ m3。

（6）单孔装药量q

根据药量计算公式q= k·a·b·H，则

边排孔：q1=k·a·w·H=1.0×0.45×0.375× 1.5=253（g）；

中排孔：q2=k·a·b·H=1.0×0.45×0.375×1.5 =253（g）；

根据拆除爆破药量计算公式q=K·C （K1·A+K2·V），其中C为临空面系数，一个临空面为1.15，两个临空面为1.0，四个临空面为0.5；K为加强系数，K=2～3；K1为单位剪切面积用药量，简称面积系数（g/m2），对于钢筋混凝土结构物，取K1=150g/ m2；K2为单位破碎体积用药量（g/m3），对于布筋粗密的钢筋混凝土，K2=45/w，w为最小抵抗线（m）；A为爆破体被炸裂的剪切面积，A=B·b，B为爆破体厚度，b为炮孔排距；V为爆破提破碎体积（m3），V=B·a·b，a为炮孔间距（m），由于柱子钢筋比较粗密，认为临空面只有1个，因此取C=1.15，则药量计算公式为

q=3×1.15×（150×1.5×0.375+45÷0.375× 1.5×0.375×0.45）=396g，

综合以上计算结合施工经验，墩柱单个炮孔装药量取q=300g。

3.2横系梁拆除设计

3.2.1爆破参数

最小抵抗线w=B/2=1.0/2=0.5m，B为梁宽，B=1.0m；

炮孔间距a=（1.2～1.5）w=（1.2～1.5）×0.5=0.6～0.75m，取a=0.6m；

为避免座炮和冲炮，使炸药能量得以充分利用，保证良好爆破效果，炮孔深度L=（0.7～0.8）H=（0.7～0.8）×1.5=1.05～1.2m，因底部有临空面，并考虑上下侧钢筋密集，取孔深L=1.2m。

单孔装药量q=（q1·A+q2·V）·f=（150× 1.0×1.5+45÷0.5×1.0×1.5×0.6）×1.15=352g，取q=350g。

3.2.2炮孔布置

在梁顶部钻垂直孔，沿梁纵轴线布置1排钻孔，孔距0.6m，梁端第一个钻孔距梁端0.2m。

4、装药结构与爆破网络设计

4.1装药结构设计

横系梁及墩柱采用分段间隔装药结构，炸药为Ф32乳化炸药，每个孔分两段装药，中间非装药段和端部堵孔段用黄土封填，单孔每个药包装1发同段导爆管雷管。

4.2爆破网络设计

爆破顺序：先起爆横系梁再起爆两侧墩柱。

横系梁采用MS1段导爆管雷管，两侧墩柱边排孔采用MS3段导爆管雷管、中排孔采用MS5段导爆管雷管。如下图所示：

5、爆破安全防护

爆区周围无复杂的环境和建筑物、构筑物，上游80m处为消力池挡墙，下游10m处为低位水池取水泵站，爆破时仅需对泵站抽水设备和动力电缆进行覆盖防护即可。

6、爆破效果

墩柱向预定方向倾倒，爆破飞石较少，下游抽水泵站设备及动力电缆完好无损，爆破效果较好。

7、工程照片

参考文献：

[1]刘殿中.工程爆破实用手册.北京.冶金工业出版社.1999.

[2]毛益松，马海鹏，李源等，26m高混凝土桥墩定向控制爆破拆除，采矿技术，2005.5（3）.