長微差起爆逐段解體爆破技術(shù)在高速公路橋梁拆除中的應(yīng)用

■林榮光

（福建省交通建設(shè)質(zhì)量安全監(jiān)督局，福州　350001）

長微差起爆逐段解體爆破技術(shù)在高速公路橋梁拆除中的應(yīng)用

■林榮光

（福建省交通建設(shè)質(zhì)量安全監(jiān)督局，福州350001）

清美分離式橋上跨福泉高速公路主線，因主線拓寬要拆除重建，為了便于維持原橋半幅繼續(xù)通車，確保高速公路正常通行和附近民房安全，橋梁拆除方案采用“長微差起爆逐段解體爆破技術(shù)”，通過正確選擇爆破參數(shù)、合理設(shè)計(jì)網(wǎng)路與延時(shí)、有效實(shí)施安全防護(hù)，達(dá)到了理想的爆破效果，為類似情況橋梁拆除施工提供重要的借鑒作用。

橋梁爆破拆除長微差逐段解體爆破技術(shù)應(yīng)用

1　工程概況

清美分離式橋?yàn)樯峡绺Ｈ咚俟分骶€分離式立交橋。橋面寬度為2×（0.5m防撞欄+凈14m+2.5m人行道），斜交角度為2.88°；上部構(gòu)造為19m+32m+19m變截面預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)空心板，下部構(gòu)造為雙薄壁式橋墩、肋式橋臺(tái)及明挖擴(kuò)大基礎(chǔ)；臺(tái)背搭板長8.0m，兩端臺(tái)設(shè)置SSFB-80型伸縮縫。因福泉高速公路主線拓寬，改建方案為拆除重建，新建橋梁在原橋位上，拆除原橋時(shí)應(yīng)分幅進(jìn)行，以維持原橋半幅繼續(xù)通車，同時(shí)要保證高速公路正常通行。因此上跨高速公路清美分離式橋應(yīng)徹底炸毀墩柱和梁部結(jié)構(gòu)，保證橋梁原位坍塌（稍定向偏移，背向另半幅大橋）、破碎，并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)快速完成清渣工作，恢復(fù)高速公路的交通。

2　爆破方案

為達(dá)到爆破效果，墩柱應(yīng)全部布眼，采用水平鉆孔，以便墩柱充分解體破碎；預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)空心板腹板垂直鉆眼，橋梁爆破切割成塊狀，達(dá)到爆破后破碎效果好，方便清理。爆破采用長微差方式，使其爆破瞬間應(yīng)力互相作用，橋梁炸毀達(dá)到原位爆破坍塌解體破碎，如圖1、2。

本設(shè)計(jì)采用“長微差起爆逐段解體爆破技術(shù)”，利用鋼筋混疑土的重力彎距物理力學(xué)特性，并采用長微差起爆技術(shù)使橋梁水平逐段爆破解體、完全坍塌、緩沖落地，減少對(duì)地面的沖擊震動(dòng)。采用非電毫秒導(dǎo)爆管雷管第一系列長微差段別，確保網(wǎng)路安全、孔內(nèi)延期，并保證鋼筋混疑土橋梁有充分時(shí)間的重力彎距解體過程。

圖1　清美分離式橋爆破施工

圖2　清美分離式橋爆破后清除施工

為減少爆破震動(dòng)、沖擊波及噪音的危害，盡量減少單響起爆藥量，并且考慮到建筑物的充分倒塌時(shí)間的要求，采取長微差起爆，總延期時(shí)間為1.7s。

2.1爆破設(shè)計(jì)

采用原地倒塌（微定向）拆除控制爆破，墩柱應(yīng)全部布置炮眼，炸毀失穩(wěn)原位坍塌；預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)空心板腹板垂直鉆眼，使梁上部結(jié)構(gòu)分解分離，便于機(jī)械快速清除。

2.1.1墩柱炮眼布置

清美分離式橋墩柱采用雙薄壁式橋墩，截面尺寸1.5m（橫橋向）×0.95 m（縱橋向），1號(hào)墩柱高8.7 m，2號(hào)墩高6.7 m。炮眼布置距原地面50cm，炮眼設(shè)置兩排，鉆孔方向沿縱橋方向，炮眼直徑40mm，炮眼深度取L=2/3× B=0.67×0.95=0.63m，為了使藥包裝在柱子的中央，本次炮孔深度60cm。

第一排炮眼間距：橫向炮眼布置間距37.5cm，縱向高度布置間距40cm，炮眼數(shù)3個(gè)；第二排炮眼間距：橫向炮眼布置間距50cm，縱向高度布置間距40cm，炮眼數(shù)2個(gè)，此兩排炮眼沿墩柱高交錯(cuò)布置，如圖3所示。

圖3　橋梁墩柱炮眼布置示意圖

2.1.2預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)空心板梁炮眼布置

橋梁上部結(jié)構(gòu)為40#現(xiàn)澆變截面預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)空心板，橋面為30#鋼筋砼（共計(jì)厚度8cm）及現(xiàn)澆墻式護(hù)欄；梁板頂寬17m，底寬11m，腹板厚度為90cm、95cm，內(nèi)芯模50cm，端部梁高1.2m，底板至路面總高度為1.28m；墩頂梁高1.8 m，底板至路面總高度為1.88m，梁板有8條腹板均布置預(yù)應(yīng)力鋼束；橋梁第二跨橫跨高速公路，必須徹底炸毀，在封閉的時(shí)間內(nèi)快速清除爆渣。

為了施工方便，在橋面垂直鉆孔。梁板第一跨、第三跨跨中布置2～3排炮孔；第二跨跨中及旁邊各布置兩排；1號(hào)墩、2墩墩頂梁板位置左右兩側(cè)分別布置2排炮眼，炮眼直徑40mm，鉆孔時(shí)在空心板腹板鉆眼，以免鉆至空心板內(nèi)芯模，排距50cm，第一跨、第二跨、第三跨跨中炮眼深度80cm，1號(hào)墩、2墩墩頂梁板位置炮眼深度120cm，如圖4所示。

圖4　橋梁上部連續(xù)空心板梁炮眼布置示意圖

2.1.3橋梁爆破參數(shù)計(jì)算

根據(jù)表1，共鉆孔 274孔，鉆孔米數(shù)為222m，共計(jì)炸藥78kg，非電雷管610枚。

表1　橋梁爆破參數(shù)計(jì)算結(jié)果表

2.2裝藥結(jié)構(gòu)

（1）裝藥設(shè)計(jì)：裝藥結(jié)構(gòu)為底部連續(xù)裝藥，如圖5。

圖5　裝藥結(jié)構(gòu)示意圖

（2）填塞設(shè)計(jì)：堵塞材料采用砂子或稍濕含細(xì)砂粘土。充填要求分層搗固密實(shí)，但應(yīng)注意保護(hù)導(dǎo)爆管和連接腳線。

（3）鉆孔前認(rèn)真對(duì)準(zhǔn)炮孔布置點(diǎn)位，按實(shí)際情況，調(diào)整炮眼深度。裝藥前，要先檢查每個(gè)炮孔的深度，調(diào)整單孔炸藥量，注意起爆炸藥的安放位置；裝藥后，要嚴(yán)格檢查堵塞長度，根據(jù)檢查結(jié)果，適當(dāng)增減用藥量；堵塞時(shí)，要注意選擇合格的堵塞材料，堵塞搗固不能用力過猛，嚴(yán)防雷管腳線被破壞；炸藥采用乳化炸藥，雷管采用毫秒電雷管。

2.3起爆順序與方法

采用秒差延期，網(wǎng)絡(luò)連接方式見圖6。每跨梁板及爆破截?cái)嗟慕孛妫疵靠鐦蛎媾谘壑g排距）處均以一定的相隔時(shí)間差達(dá)到微差爆破，起爆順序的原則考慮渣堆倒方向位置，同時(shí)兼顧控制最大段別起爆藥量。

圖6　起爆順序與方法網(wǎng)絡(luò)示意圖

考慮到爆破雷管數(shù)目較多，以及快捷施工的方便，設(shè)計(jì)采用非電毫秒導(dǎo)爆管雷管第一系列長微差段別，確保網(wǎng)路安全、孔內(nèi)延期，并保證鋼筋混疑土框架有充分時(shí)間的重力彎距解體過程，第一系列導(dǎo)爆管雷管的段別及延期時(shí)間，如表2。

表2　雷管段別及延期時(shí)間表

網(wǎng)路連接的基本原則是每孔內(nèi)兩發(fā)導(dǎo)爆管雷管，將非電雷管用即發(fā)導(dǎo)爆管雷管連接成簇連的起爆網(wǎng)路。最后將雷管束用兩發(fā)瞬發(fā)雷管引爆，每束導(dǎo)爆管不超過15根。

本次爆破選用的雷管段別及延期時(shí)間如表3。

表3　本次爆破選用的雷管段別及延期時(shí)間

3　爆破安全驗(yàn)算

爆破安全主要是控制飛石和爆破震動(dòng)，周圍磚結(jié)構(gòu)民房離爆破源最近距離50m，必須確保民房和人員的安全。

3.1爆破地震波效應(yīng)

為防范爆破地震效應(yīng)危害，對(duì)本次控制爆破工程微差爆破最大一段起爆藥量的允許值，按下式進(jìn)行計(jì)算：式中，V——爆源附近建筑物對(duì)爆破震動(dòng)速度的安全臨界值，取V=2cm/s；

R——建筑物離爆源中心的最小距離，取R=50m；

K——爆震波傳播介質(zhì)的影響系數(shù)，一般取K=150；

K′——微差起爆減震系數(shù)，一般K′=0.5；

α——爆破地震波傳播衰減指數(shù)，取α=1.5。

代入計(jì)算得：

實(shí)際最大段用藥量34.8kg，遠(yuǎn)小于88.9Kg，滿足震動(dòng)安全要求。

3.2爆破震動(dòng)安全拆除塌落震動(dòng)安全驗(yàn)算

對(duì)于建（構(gòu)）筑物的爆破拆除有時(shí)塌落震動(dòng)比爆破震動(dòng)危害更大。對(duì)于建筑物塌落震動(dòng)計(jì)算可按下式：

式中，m——沖出地面的解體構(gòu)件質(zhì)量，t；

g——重力加速度，9.8m/s2；K——衰減系數(shù)，K=3.37；

σ——地面介質(zhì)的破壞應(yīng)力，σ=10MPa；

h——落高，m；

R——觀測點(diǎn)至下落中心的距離，m；

A——衰減指數(shù)，-1.66。

橋梁震動(dòng)驗(yàn)算：橋梁的每個(gè)橋墩起爆時(shí)間是不同的，因此塌落震動(dòng)速度可按一個(gè)橋墩進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算一個(gè)橋墩爆破后落地的總重約400t，橋質(zhì)心塌落高度為10 m，安全距離按50m計(jì)，則有m=400t，h=10 m，R=50m，計(jì)算出V=0.5 cm/s，小于爆破震動(dòng)波速安全臨界值V=2cm/ s；在安全允許范圍內(nèi)。

通過計(jì)算，雖然爆破震動(dòng)速度和塌落震動(dòng)速度都在安全允許范圍內(nèi)，但在爆破時(shí)，還應(yīng)對(duì)周圍建（構(gòu)）筑物進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測。

4　結(jié)束語

清美分離式橋是在封閉高速公路的規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成爆破、清除墩、梁鋼筋混凝土渣堆，并恢復(fù)高速公路通行。施工中要考慮安全鉆孔，裝藥爆破，安全防護(hù)，爆破警戒，爆破后的現(xiàn)場檢查及清除等，做好人、材、機(jī)合理配置及施工計(jì)劃的安排，科學(xué)有序地展開控制拆除爆破。橋梁拆除采用“長微差起爆逐段解體爆破技術(shù)”，使其爆破瞬間應(yīng)力互相作用，達(dá)到原位爆破坍塌解體破碎，橋梁炸毀坍塌后，機(jī)械快速清除，縮短拆除爆破工期，達(dá)到快速、可靠、安全、經(jīng)濟(jì)效果，為類似情況橋梁拆除施工提供重要的參考。

［1］JTG/T F50－2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2011.

［2］羅根傳.橫跨高速公路車行天橋爆破拆除施工方案［J］.公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2012（6）.

［3］吳忠杰，黃成岑，張本元.上跨運(yùn)營高速公路天橋爆破拆除施工組織方法探討［J］.西部交通科技，2014（8）.