川渝拆除177135519812.1工程概況
汪家嘴立交橋位于武漢三環線和318國道交匯處，是一座全互通首精葉形立交橋（圖8-28）。隨著武漢市城市化進程的日益加快和四環線的建設，現有三環線功能需重新定位。為迎接即將到來的2015年世界園藝博覽會，武漢市啟動了三環線西段綜合改造工程，汪家嘴立交橋拆除改建是整個項目的控制性節點工程。
圖8-28汪家嘴立交橋實景照片
2.1.1橋梁結構
汪家嘴立交橋拆除改建工程包括497m三環線主線橋（24跨、2個橋臺、92個墩柱），950m匝道橋（6條、39跨、6個橋臺、49個墩柱），如圖8-29所示。
圖8-29汪家嘴立交橋拆除范圍
主線橋結構參數如表8-5所示。
表8-5汪家嘴立交橋主線橋結構參數表
匝道橋結構形式均為鋼筋混凝土連續箱梁。其中，WC匝道共兩聯，橋跨組成為2×20m、17m+3×20m；WD匝道共兩聯，橋跨組成為3×20m+17m、2×20m；WG匝道共兩聯，橋跨組成為5×20m、5×20m；WH匝道共兩聯，依次為20m+2×22m+20m、5×20m。
主橋墩柱截面尺寸為1000mm×1000mm（現澆箱梁段和聯結墩）、1000mm×
800mm（T梁段）方形立柱兩種；匝道橋墩柱為圓形1000mm雙排柱、
$1200mm獨立柱。
1）空心板結構
主梁由預制預應力混凝土空心板和現澆混凝土橋面板組合而成，采用簡支梁、橋面板連續的結構。預制板厚1.25m，板頂現澆混凝土層厚10cm。板間鉸縫底寬1cm、頂寬9cm。空心板兩端均設上牛腿，牛腿厚0.65m。空心板段，橋墩采用大懸臂預應力混凝土蓋梁、雙柱拱形門洞墩身。蓋梁采用預應力混凝土結構，十字形截面。蓋梁懸臂長9.13m，根部梁高3.1m，端部梁高1.25m，頂寬1.0m，牛腿高0.524m、寬0.6m。空心板結構如圖8-30所示。
圖8-30空心板結構（單位：m）
2）T梁結構
主梁為鋼筋混凝土結構，采用簡支梁、橋面板連續的結構。每幅橋橫向布置7片T梁，分別由外邊梁、中梁、內邊梁組成。梁中間距為1.75m，梁高為
1.5m。梁間接頭采用鋼板焊接。為了滿足橋面橫坡需要，T梁翼緣板傾斜布置。
橋墩為雙柱式框架墩。T梁結構如圖8-31所示。
3）主線箱梁結構
箱梁按雙幅布置，每幅采用單箱多室斷面，箱梁梁高為1.5m，頂板厚0.2m，底板厚0.2m，腹板厚0.5m。橋墩采用多柱式。箱梁結構如圖8-32所示。
4）匝道箱梁結構
而道結構為單箱單室鋼筋混凝土連續箱梁，梁高為1.5m，頂板寬10m，頂板厚0.22m，底板寬5.0m，底板厚0.2m，挑臂均為2.5m，厚0.15~0.45m，腹板厚0.45~0.7m。普通墩為1.2m獨柱墩，連接墩為2×1。0m雙柱墩（圖8-33）。
圖8-31T梁結構（單位：mm）
圖8-32主線箱梁結構
圖8-33匝道箱梁結構
8.2.1.2爆破環境
汪家嘴立交橋三環線主線橋橫跨318國道，WA匝道西側50m處是金色港灣小區，WB匝道北側150m處是中環湖畔小區，WH匝道北側50m處是云貴川物流公司樓房，WG匝道南側150m處是在建樓房。主橋東北側42m和西北側45m各有一高壓線塔。立交橋下有自來水、中壓天然氣、電力、電信和給排水等管道橫穿而過，縱向沿線有380V供電線路、2臺路變箱以及通信有線電纜等，318國道以東主線立交橋下分布軍用光纜，沿立交橋北側15m處有一條地下220kV高壓電線橫穿北側WB、WC和WG等3條匝道。周邊環境極其復雜，如圖8-34所示。
圖8-34汪家嘴立交橋周邊環境
8.2.2爆破方案
8.2.2.1工程特點
汪家嘴立交橋拆除改造工程是三環線西段綜合改造工程的控制性節點工程，具有以下主要特點：
（1）該立交橋包括主線橋和匝道橋，上部結構有T梁、空心板、箱梁等，結構形式多樣，下部墩柱尺寸各異，橋梁結構剛度和穩定性差異較大。
（2）立交橋下分布多條橫向和縱向自來水、中壓天然氣、電力、通信和軍用光纜，且埋深較淺，防護較弱，管網保護難度大。
（3）該立交橋位于三環線和318國道交匯處，交通流量大，拆除期間須確保國道暢通，施工管理與交通組織難度大。
此外，汪家嘴立交橋改造工程必須于2014年12月31日完工通車，建設工期緊張，拆除作業時間緊迫且不容滯延，組織協調難度大。
8.2.2.2總體方案
針對汪家嘴立交橋的結構及環境特點，綜合考慮機械拆除、切割吊裝、爆破與切割吊裝結合等方案，通過對比不同方案的工期、安全、造價和交通影響等因素（表8-6），確定了“爆破拆除為主、機械切割吊裝為輔”的總體拆除方案。
表8-6不同拆除方案對比分析
總體拆除方案包括以下主要內容：①主橋第5~10跨、第24跨等7跨采用機械切割吊裝方式拆除，其余主橋及匝道采用爆破方式拆除（圖8-35）；②在機
圖8-35汪家嘴立交橋總體拆除方案
械切割吊裝的同時，對爆破拆除段進行預拆除、鉆孔和有害效應防護等爆破拆除準備工作；③爆破拆除采用一次點火、非電接力式起爆網路，即自318國道向東西兩側逐跨起爆呈多米諾骨牌式原地塌落拆除方案。
8.2.3爆破參數設計
8.2.3.1墩柱破壞高度
墩柱的破壞高度根據初彎曲壓桿失穩原理進行計算，汪家嘴立交橋單個墩柱最大承重為143t，按豎向配筋最多36根25鋼筋校核，即每根鋼筋承受5.7t靜荷載。已知鋼筋直徑d=25mm，鋼筋彈性模量E=200GPa，屈服強度取。=200MPa，經驗爆破高度2～4m。爆破后鋼筋受到彎曲，跨中撓度分別取1cm、
5cm、10cm、20cm、30cm，設鋼筋上下兩端均為固接，u=0.5。根據本書第2章式（2-17），計算L=2m時的初彎曲模型臨界荷載如表8-7所示，L=4m時的初彎曲模型臨界荷載如表8-8所示。
表8-7初彎曲模型臨界荷載計算值（L=2m）（單位：kN）
表8-8初彎曲模型臨界荷載計算值（L=4m）（單位：kN）
經計算，實際荷載為56kN，墩柱爆破高度L=1.7m就可確保鋼筋失穩。因此，根據橋下不同凈高及管線分布情況，單個墩柱的破壞高度取1.7~4m。臨近引道和管線處取小值，一般1.7~3m，其余墩柱爆破高度在3~4m之間。
8.2.3.2炮孔布置
矩形和圓形墩柱的炮孔布置方式如圖8-36所示。
現場布孔驗孔如圖8-37所示。
圖8-36汪家嘴立交橋不同墩柱炮孔布置（單位：cm）
圖8-37汪家嘴立交橋墩柱布孔與驗孔
8.2.3.3孔網參數
不同墩柱的孔網參數如表8-9所示。不同墩柱、不同炮孔的裝藥結構如圖8-38所示，箱梁裝藥結構如圖8-39所示。
表8-9孔網參數及爆破藥量設計
圖8-38不同墩柱裝藥結構（單位：cm）
圖8-39箱梁水壓爆破裝藥結構（單位：mm）
8.2.3.4起爆網路
汪家嘴立交橋爆破拆除采用非電導爆管“復式交叉2+1搭接”接力式起爆網路（參見第5章圖5-5）。根據本工程橋跨結構，綜合第5章起爆時差研究成果，確定汪家嘴立交橋前后排墩柱起爆時差為310ms，網路最長總延期時間為4030ms。根據第5章可靠度計算公式，求得本工程起爆網路可靠度計算結果如表8-10所示。
表8-10起爆概率計算
由計算結果可知，非電導爆管“復式交叉2+1搭接”接力式起爆網路滿足起爆可靠度要求。
汪家嘴立交橋爆破拆除工程起爆網路全部墩柱炮孔內裝MS16（1020ms）導爆管雷管，孔外采用MS9（310ms）導爆管雷管逐跨接力延時，如圖8-40所示。
8.2.4爆破有害效應防控
汪家嘴立交橋地處交通要道，交通流量大、人員密集，周邊地下管網錯綜復雜，安全問題尤為突出。因此，必須充分考慮各種爆破有害效應，事先做好防控措施，最大限度降低或消除爆破對周邊環境的影響。
8.2.4.1塌落沖擊對地下管線的影響
根據高架橋觸地沖擊荷載理論計算模型[式（6-16）]，考慮汪家嘴立交橋各
圖8-40汪家嘴立交橋起爆網路示意
種不利因素影響，高架橋單孔單幅整體觸地，其單跨長20m，寬16.5m，重875t。經計算在地表產生的最大作用力為4.95×10N，沖擊應力為1.5MPa。
其產生的附加應力在塌落瞬間，埋深1m時，管頂部承受的總壓力為3.34~
5.01MPa，埋深4m時，管頂部承受的總應力為4.26~6.39MPa。對鑄鐵、鋼、混凝土等各類管材而言，其一般屈服強度高達20MPa，因此立交橋爆破拆除時，管線處于安全狀態。
4.2塌落振動對保留橋墩和地下管線的影響塌落振動由基于動量守恒的觸地振動模型計算[式（6-31）]，其中K1、B為衰減參數，分別取K，=1.66，β=1.027（根據沌陽高架橋數據回歸分析所得），立交橋下落構件單孔單幅質量約為875t，重心塌落高度H=6m，距保留橋梁橋墩最近距離R=22m，由計算得出塌落振動為1.29cm/s；距地下管線最近處R=8m，由計算得出塌落振動為7.67cm/s。根據沌陽高架橋實測數據對比分析，汪家嘴立交橋爆破拆除塌落振動對周邊建（構）筑物及地下管線不會造成危害。
4.3土體沉降變形效應
《輸油管道工程設計規范》（GB50253-2003）中規定埋地管道最大的變形量不得超過其外徑的3%。本工程中壓天然氣管道外徑為*325mm，故最大變形允許值為9.75mm。
在沌陽高架橋爆破拆除工程中，橋體坍塌對路面和路基以下土體所造成的沉降變形量值不大，高壓天然氣管道700mm埋深3m點的沉降變形僅為
1.0mm，較管道最大變形允許值小了兩個數量級，表明沉降效應對高壓天然氣管道和地下管線的變形影響極小。根據沌陽高架橋監測數據估算，汪家嘴立交橋拆除工程中，地下管道埋深2m處的土體沉降變形約為1.6mm，各種管線均在安全范圍內。
8.2.4.4地下管線安全防護措施
根據管道重要性和埋深，針對不同管線采取不同的緩沖降振措施。汪家嘴立交橋爆破拆除工程范圍內有軍用光纜、25中壓天然氣管道、220kV供電線路、10kV供電線路和通信光纜等。
軍用光纜、220kV供電線路防護措施為：在管道正上方鋪設厚30cm、寬2~3m沙墊層，沙墊層上鋪設厚2cm、寬2~3m鋼板，鋼板上鋪設4層廢舊汽車輪胎，鋼板兩側各鋪設1條寬2m、高1.5m的沙袋墻（圖8-41）。
圖8-41軍用光纜、220kV供電線路防護措施
對于排水管線，采取在管道正上方1.5m范圍內鋪設厚30cm、寬1.5m沙墊層，沙墊層上鋪設厚2cm、寬2~3m鋼板，在鋼板兩側各堆砌1道高1m、寬1m的沙袋墻的保護措施（圖8-42）。
圖8-43為不同管線現場防護情況。
8.2.4.5飛石防護
爆破飛石防護措施為：由內至外采用3層棉絮、部分墩柱外加1層竹跳板，墩柱底部四周堆砌一圈1m高沙袋，從橋面兩側護欄向下懸掛2層密目網至地面，特殊對象采用保護性防護等綜合防護方式（圖8-44）。
圖8-42排水管線防護措施
圖8-43不同管線現場防護情況
8.2.4.6粉塵防護
根據爆炸水霧降塵試驗和數值模擬結果（詳見第6章），確定汪家嘴立交橋爆破拆除粉塵綜合防護措施為：①爆破裝藥聯網前對橋面進行清掃和灑水沖洗；
②部分墩柱四周懸掛水袋，利用爆破飛散物擊破水袋產生水霧和散落水滴吸附灰塵；③在橋面上鋪設大型水袋，按100mf范圍布置1個長6m、寬0.9m、裝水高度約0.15m的水袋，采取4個單重為50g的藥包起爆方式進行起爆，水袋起爆時間先于橋面塌落時間250ms（圖8-45）。
8.2.5爆破效果
汪家嘴立交橋于2013年12月21日21：00準時起爆，高架橋在7s內成功實現多米諾骨牌式逐排倒塌。爆破后，高架橋橋體塌落充分，塌落姿態平穩，匝道橋未出現側翻現象，采用水壓爆破的箱梁破碎良好，且無飛散現象，說明各項爆破參數選取合理。
圖8-44汪家嘴立交橋墩柱飛石綜合防護措施
圖8-45汪家嘴立交橋橋面水袋布設
爆破振動測試結果表明，距離爆區僅24m的保留高架橋體處地面最大振動速度為2.0788cm/s，振動主頻為10.101Hz（圖8-46），其振速小于《中國地震烈度表》（GB/T17742-2008）關于武漢地區抗震設防烈度5cm/s的安全值，振動頻率大于抗震設計反應譜最短特征周期對應的頻率4Hz，爆破拆除不影響保留部分的橋體安全。
圖8-46保留橋體處Z方向振動速度波形
爆后30min內，經爆破技術人員認真勘察，周邊建（構）筑物安然無恙，無一起民事糾紛發生。經管線權屬單位技術人員檢查確認，各種管線運營正常。說明各種爆破有害效應防控措施切實可行，爆破取得圓滿成功。
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