大橋爆破拆除方案探究

王磊+孫欣

摘 要：原長(zhǎng)沙湘江南大橋?yàn)橐蛔『?yán)重的危橋，上部為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱粱結(jié)構(gòu)。本文在綜合考慮工期、成本及拆除安全、爆破參數(shù)的計(jì)算分析等情況后，最終選擇了爆破拆除方案并使拆除施工取得了成功，驗(yàn)證了爆破拆除方法的可行性，為今后橋梁拆除施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：湘江南大橋 拆除 爆破

1.工程概況

湘江南大橋跨越湘江，橋?qū)?4m，因原建的老橋設(shè)計(jì)荷載、設(shè)計(jì)水位偏低，橋梁寬度也不能滿足地區(qū)和道路本身規(guī)劃要求，而且現(xiàn)病害嚴(yán)重，不能長(zhǎng)久使用，因此決定拆除重建。重建橋梁分為三部分：先施工東、西輔橋，待輔橋施工完通車后進(jìn)行原主橋的拆除；原主橋拆除后進(jìn)行新主橋的施工。已施工完東西輔橋后原主橋與輔橋關(guān)系橫斷面如圖1所示。

1.1施工環(huán)境及拆除施工特點(diǎn)

本橋位于湘江下游，橋址處河床平坦，第四系沖積物厚度較薄，橋位地層主要有第四系人工堆積物、河流沖積物（亞黏土、細(xì)砂、圓礫）組成。最大洪水發(fā)生在4～8月，且主要集中在4月下旬至6月；10月至第二年2月為枯水期。一般水位30～32m、最低枯水位為23～26m。河道為Ⅵ級(jí)航道，枯水期極端低水位時(shí)水深1m左右，通航困難。

橋位兩側(cè)為新修建的輔橋，橋面凈距為2m，橋墩之間凈距為8.48m，兩橋平行且墩位對(duì)應(yīng)。東側(cè)（上游）距京廣鐵路上行線跨湘江南大橋凈距約68m；河兩岸上下游均有居民房屋；北橋頭以北約80m有一座寬50m的三跨連續(xù)箱梁橋。兩岸居住人口較密集，橋上交通較繁忙，人員流動(dòng)頻繁。

1.2老橋結(jié)構(gòu)

老橋全長(zhǎng)200m，寬26m，為雙幅預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)箱梁橋，單幅寬13m。

老橋上部結(jié)構(gòu)箱梁?jiǎn)畏装鍖?5.6m，頂板寬12.6m，梁高為2.2m（箱梁中心線處）；在支點(diǎn)位置處設(shè)置橫隔板。箱梁一般橫斷面如圖2所示，下部結(jié)構(gòu)橋墩鋼筋混凝土墩帽，薄壁墩身，墩帽頂橫橋向?qū)挾葹?.6m，順橋向?qū)挾葹?.7m。墩身橫橋向?qū)挾葹?.1m，順橋向厚度為1.6m，橋墩基礎(chǔ)分為擴(kuò)大基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)兩種。

1.3拆除要求及特點(diǎn)

（1）上部結(jié)構(gòu)拆除前應(yīng)對(duì)橋上及橋下管線進(jìn)行遷移，保證管線通暢。

（2）橋梁拆除時(shí)應(yīng)保證河道通航和行洪，盡量減少河道封航時(shí)間。

（3）拆除過程中要保證已建成的東、西輔橋的安全。

（4）拆除雜物需運(yùn)出現(xiàn)場(chǎng)，不得堆放在橋下，影響行洪和通航。

2.老橋拆除方案

2.1方案比選

根據(jù)老橋的特點(diǎn)以及拆除施工環(huán)境和拆除要求，確定拆除方案前對(duì)以下幾種方案進(jìn)行了比較和分析。

2.1.1幾種拆除方案說明

①方案一：采用頂推拆除的方法

采用反向頂推方法將梁段頂推至北岸采用分段破碎進(jìn)行拆除，箱梁頂推離開橋墩后直接將破碎機(jī)停至墩位旁將橋墩破碎拆除。

②方案二：箱梁采用分段切割吊裝拆除的方法在老橋梁面上縱向拼裝吊裝支架，并安裝吊裝落梁設(shè)備。單跨箱梁分段利用專用線切割機(jī)切割吊裝拆除，將梁段落于岸灘或水中船舶上，岸灘上梁體用破碎機(jī)直接鑿碎后汽運(yùn)至指定地點(diǎn)棄放，落于水中船舶上梁段再切割成小塊吊裝運(yùn)輸至指定地點(diǎn)進(jìn)行破碎。

③方案三：爆破拆除

定向爆破下部結(jié)構(gòu)，下部按照指定的方向傾倒于河床上后，在河床上再對(duì)傾倒的結(jié)構(gòu)進(jìn)行破碎解體拆除。

2.1.2方案比較

對(duì)以上三種拆除方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較如表1。

2.1.3方案選定

通過上述三種拆除施工方案比選，考慮拆除時(shí)間正值枯水期，水位極低，河道基本無法通航，同時(shí)在參照其他橋梁和城市建筑物成功拆除經(jīng)驗(yàn)、論證爆破拆除可行性的條件下，最終決定采用爆破拆除的方法。

爆破拆除方法總體概述：爆破橋墩，使上部結(jié)構(gòu)垮塌于河床上后在河床上再對(duì)梁體和墩身進(jìn)行破碎解體拆除。為了降低爆破震動(dòng)和上部結(jié)構(gòu)落地時(shí)的震動(dòng)，爆破施工按照松動(dòng)爆破、依次逐跨倒塌的方式進(jìn)行，爆破設(shè)計(jì)時(shí)采用多段延時(shí)起爆技術(shù)，按預(yù)定的順序逐座橋墩起爆再在河床上進(jìn)行解體破碎清理。

3.定向爆破施工技術(shù)3.1預(yù)處理

根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及周圍環(huán)境，在距離樁頂面1.5m采用YT-28氣腿式鉆巖機(jī)鉆孔，使砼和鋼筋分離并擴(kuò)大鉆孔，切割部分鋼筋，爆破時(shí)使混凝土脫離鋼筋，鋼筋屈服失穩(wěn)的速度加快，降低堆積物的高度。

3.2爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

3.2.1定向爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

①爆破部位：在墩身根部鉆爆破孔、裝藥，待墩身部分爆破完成后再處理墩身以下部分。

②炮孔參數(shù)設(shè)計(jì)：最小抵抗線（W）取0.4m，炮孔直徑（d）選擇直徑40mm的鉆頭鉆鑿炮孔，鉆孔深度（l）取l為1.2m，孔距取 45cm，排距取45cm，單排孔數(shù)（n）8個(gè)，排數(shù)10排，孔數(shù)80個(gè)。

③單孔裝藥個(gè)數(shù)2個(gè)。

3.2.2裝藥量計(jì)算

以1號(hào)橋墩為例，取單孔裝藥量Q=0.45kg；單柱裝藥量為36.0kg。

其定向爆破時(shí)橋墩爆破參數(shù)見表2。

3.2.3起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

導(dǎo)爆管起爆和電起爆相結(jié)合，采用多段延時(shí)起爆技術(shù)，一次性同時(shí)點(diǎn)火，使上部結(jié)構(gòu)向岸邊逐跨倒塌，起爆順序根據(jù)1號(hào)橋墩→2號(hào)橋墩→5號(hào)橋墩→4號(hào)橋墩→3號(hào)橋墩依次起爆，延期時(shí)間間隔見表3。具體做法為：孔內(nèi)為非電導(dǎo)爆管毫秒延期1段、3段和5段雷管，網(wǎng)路連接采用大把抓，每三豎排炮孔的非電導(dǎo)爆管為一把，每把用兩發(fā)瞬發(fā)電雷管反向連接，電雷管用串聯(lián)方法連接到起爆器上，連線導(dǎo)通后合閘起爆.

3.3墩身和基礎(chǔ)爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

炮孔排列方式采用多排孔相結(jié)合的布孔方式，采用多排孔時(shí)炮孔成梅花形布置。

（1）爆破參數(shù)如下：炮孔直徑為40mm。炸藥選用2#巖石硝銨炸藥或乳化炸藥，藥卷直徑為32mm；炮孔深度為臺(tái)階高度；最小抵抗線0.6m；炮孔間距1.0m；列距1m；單孔裝藥量1.0kg。

（2）裝藥和填塞

裝藥：裝藥前先要驗(yàn)孔，裝藥結(jié)構(gòu)見圖3。

填塞：填塞長(zhǎng)度0.6m。

（3）延期時(shí)間和爆破網(wǎng)絡(luò)

在保證安全情況下盡可能采用微差爆破，相鄰段微差時(shí)間間隔50～75ms為宜；可采用電爆網(wǎng)絡(luò)或?qū)П芷鸨W(wǎng)絡(luò)的起爆方式。

電點(diǎn)火線路必需使用同廠、同批、同橋絲的電雷管。電雷管誤差值康銅橋絲為0.3Ω，鎳鉻橋絲為0.8Ω。使用專用歐姆表檢測(cè)電雷管和電點(diǎn)火線路。

3.4爆破結(jié)果

經(jīng)過精心爆破設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)操作，老橋爆破拆除施工安全順利完成，橋墩爆破過程和梁體倒塌完全按照設(shè)計(jì)進(jìn)行，箱梁垂直落于河床上。爆破對(duì)兩側(cè)輔橋和周圍建筑物造成影響。

4.爆破安全校核及安全防護(hù)措施

4.1安全距離計(jì)算

（1）爆破振動(dòng)速度安全允許距離計(jì)算

V—安全允許振動(dòng)速度，V=2～3cm/s，取2cm/s

K—相關(guān)系數(shù)，k取250

K′—相關(guān)系數(shù)，K′取0.50

Q′—單響最大藥量，Q′=2.52kg

R—爆點(diǎn)中心至最近保護(hù)物距離

a—相關(guān)系數(shù)，a=1.5-2.0，取2.0

經(jīng)計(jì)算，具體如表4。

（2）爆破沖擊波安全允許距離

爆破時(shí)必須采取防護(hù)措施。安全防護(hù)措施主要采用近體防護(hù)與間接防護(hù)相結(jié)合，裝藥完成后被爆破橋墩要用多層稻草、鋼絲網(wǎng)和彩條布直接緊貼防護(hù)，在離橋墩2～2.5m處用腳手架和竹夾板搭設(shè)防護(hù)墻進(jìn)行間接遮擋防護(hù)，防護(hù)墻高6m，采用切實(shí)有效的防護(hù)措施后爆破飛石可控制在50m以內(nèi)。

4.2爆破震動(dòng)速度校核

一般磚房、非抗震的大型砌建筑物，安全允許振速為2.0～3.0cm/s；

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋，安全允許振速為3.0～5.0cm/s。

本方案取不同距離校核振速，如表5所示。經(jīng)計(jì)算對(duì)兩側(cè)橋墩的爆破振動(dòng)V=2.55cm/s，小于規(guī)程的要求，無安全影響。

4.3塌落震動(dòng)的防護(hù)

將整跨箱梁下方地面上鋪墊1.5～2.0m黃土后加稻草，保持松散狀態(tài)，作為箱梁落地過程中的緩沖層可減少振動(dòng)的影響。

5.結(jié)束語

綜上所述，湘江南大橋的拆除施工涉及到東西輔橋及鐵路橋的安全問題，施工難度較大，但是經(jīng)過施工單位多次驗(yàn)算及討論后確定了爆破拆除的施工方案，拆除工作獲得圓滿成功，為今后的類似施工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]交通部第一公路工程總公司.公路施工手冊(cè)：橋涵（下冊(cè)）[M].北京：人民交通出版社，2000.