鋼筋混凝土中承式系桿拱橋爆破拆除的實(shí)踐

梁 兵，毛益松，單志國，陳章明

(1.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 指揮軍官基礎(chǔ)教育學(xué)院， 湖南 長沙 410072； 2.湖南長工工程建設(shè)有限公司， 湖南 長沙 410003)

鋼筋混凝土中承式系桿拱橋爆破拆除的實(shí)踐

梁 兵1，毛益松1，單志國2，陳章明2

(1.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 指揮軍官基礎(chǔ)教育學(xué)院， 湖南 長沙 410072； 2.湖南長工工程建設(shè)有限公司， 湖南 長沙 410003)

待爆破拆除橋梁為鋼筋混凝土中承式系桿拱橋，單跨全長48 m，寬10.6 m，主要受力構(gòu)件為兩根鋼筋砼拱肋，拱肋高1.2 m、寬0.8 m，采用藥孔法控制爆破技術(shù)將橋梁一次性炸塌并解體破碎，在爆破切口部位選擇、藥孔參數(shù)確定、起爆順序劃分及延時(shí)間隔和安全防護(hù)措施上進(jìn)行了周密設(shè)計(jì)和嚴(yán)格施工，爆破效果達(dá)到了預(yù)期目的。

中承式；拱橋；爆破拆除；爆破切口；爆破參數(shù)

1 工程概況

根據(jù)岳麓大道西延拓改工程需要，決定采用控制爆破技術(shù)對(duì)K2+520處跨線橋進(jìn)行拆除。

(1) K2+520處跨線橋?yàn)殇摻罨炷林谐惺较禇U拱橋，長48 m，寬10.6 m，主要受力構(gòu)件為兩根鋼筋砼拱肋，拱肋橫載面為矩形，高1.2 m、寬0.8 m，橋面至拱頂高3.9 m。兩端橋臺(tái)上兩根立柱斷面尺寸為0.8 m×0.6 m。橋梁結(jié)構(gòu)見圖1。

(2) 橋梁下面為G5513高速公路。東側(cè)距麓景路和長房西郡320 m；南橋15 m處為沿高路并改為臨時(shí)道路，東南側(cè)距萬華機(jī)器廠85 m，西南側(cè)距金瑞科技80 m；北側(cè)50 m以外是商店、住宅樓及長沙市少管所，北側(cè)距220 kV高壓輸電線65 m。

(3) 將橋梁結(jié)構(gòu)一次性整體爆破炸塌和兩側(cè)橋臺(tái)爆破解體破碎。爆破橋梁時(shí)，必須確保人員、車輛的絕對(duì)安全；確保鄰近建(構(gòu))筑物、架空電力線路、通信線路、電視線路及地下管線不受損壞，尤其是北側(cè)220 kV高壓輸電線絕對(duì)不能損壞；確保施工工期按時(shí)完成爆破任務(wù)。

圖1 中承式系桿拱橋結(jié)構(gòu)

2 橋梁爆破方案選擇與設(shè)計(jì)

2.1 爆破總體方案

根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)形式和構(gòu)造特點(diǎn)以及周邊環(huán)境情況，確定采用藥孔法控制爆破技術(shù)將系桿拱橋一次性炸塌解體破碎，并對(duì)兩端橋臺(tái)兩根鋼筋混凝土立柱進(jìn)行弱爆破松動(dòng)；兩端橋臺(tái)拆除采用炮機(jī)破碎分塊后運(yùn)出現(xiàn)場。為了減少一次齊爆的用藥當(dāng)量，降低爆破產(chǎn)生的震動(dòng)效應(yīng)，有效控制橋梁的破碎解體程度，在整體結(jié)構(gòu)爆破時(shí)采用延時(shí)分段起爆方式，用半秒段塑料導(dǎo)爆管雷管控制從南向北分段依次起爆；為保護(hù)高速公路路面不受損壞，爆破前在橋下路面鋪墊厚1 m、長25 m、寬14 m的粘土草袋緩沖層，以緩解拱橋塌落過程中對(duì)路面的硬沖擊，減小炸塊坍落產(chǎn)生的沖擊振動(dòng)對(duì)公路的影響。

對(duì)重點(diǎn)爆破部位的拱肋，每根布置了5個(gè)爆破切口，分別位于拱頂部位、橋面兩端拱身部位、兩端拱腳部位處等，炸開一個(gè)長3 m左右的爆破切口(見圖2)。每個(gè)爆破部位布置3排梅花炮孔，采用鉆垂直鉆孔方式。

圖2 爆破切口部位

2.2 爆破技術(shù)設(shè)計(jì)

(1) 拱肋藥孔參數(shù)。本橋梁爆破主要針對(duì)拱肋受力構(gòu)件，橋臺(tái)待爆破后同清碴一起用炮機(jī)破碎，拱肋爆破藥孔參數(shù)如下：孔徑38～42 mm，孔深0.8 m，孔距35 m，最小抵抗線0.4 m。

(2) 裝藥量計(jì)算?？紤]到拱肋的砼標(biāo)號(hào)高達(dá)C30，并要求砼炸成碎塊，因此，單位用藥量應(yīng)適當(dāng)加大，故取k=1.0～1.5 kg/m3；單孔裝藥量為0.35～0.5 kg，實(shí)際裝藥時(shí)，以0.5 kg為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整；在兩根拱肋的拱頂、拱腳和立柱上布置藥孔240個(gè)，拱肋炮孔分上下兩層裝藥，裝藥量分配如圖3所示。藥孔數(shù)量統(tǒng)計(jì)如表1所示。

2.3 起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)

(1) 起爆方式?？紤]橋梁北側(cè)65 m處220 kV高壓線距離較近，爆破全部采用導(dǎo)爆管起爆網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)炮孔用1發(fā)ms1段導(dǎo)爆管雷管起爆，每20個(gè)左右導(dǎo)爆管雷管并聯(lián)為一個(gè)組，每個(gè)并聯(lián)組采用四通連接起爆點(diǎn)，用高能起爆器起爆。

圖3 藥孔布置

(2) 區(qū)段劃分及延時(shí)間隔。為了減小同次齊爆的裝藥當(dāng)量，有效降低爆破震動(dòng)，合理控制橋梁塌落的解體破碎程度，減弱對(duì)路面的沖擊速度，綜合考慮確定采用分段微差起爆方案。相鄰區(qū)段的起爆時(shí)差為500 ms，共分3個(gè)區(qū)段，按從南向北的順序依次起爆。

2.4 爆破安全及防護(hù)措施

本次爆破采用多孔小藥量的內(nèi)部裝藥原則且有填塞，因此爆破噪聲和爆破揚(yáng)塵對(duì)周圍建筑物和人員的危害較小。以最近建筑物50 m考慮，按照《爆破安全規(guī)程》要求，爆破振動(dòng)速度均在1.0 cm/s以下，加上橋梁爆破地震波只能通過橋墩和橋臺(tái)傳播，分段延期且衰減快，對(duì)周圍建筑物安全影響不大。

爆破飛石安全距離估算是安全防護(hù)方面需考慮的主要因素。估算原則是根據(jù)無覆蓋遮擋條件下單位用藥量與爆破飛石之間的函數(shù)關(guān)系計(jì)算飛石的飛散距離。計(jì)算關(guān)系式為：

D=70QL0.53

式中，D為無覆蓋遮擋條件下爆破產(chǎn)生飛石的飛散距離，m；QL為爆破時(shí)單位裝藥量，kg/m3。QL的合理值在1.2～1.5 kg/m3范圍內(nèi)，計(jì)算結(jié)果：D在80～90 m左右，周圍建筑物必須采取防護(hù)措施。

主要防護(hù)措施如下：對(duì)橋梁的拱肋爆破采用不少于5層草簾子、2層鋼絲網(wǎng)和1層彩條布嚴(yán)密包裹，加強(qiáng)覆蓋防護(hù)；對(duì)兩岸橋臺(tái)距建筑物和構(gòu)筑物最近處的爆破防護(hù)采用直接防護(hù)和間接防護(hù)相結(jié)合，爆破切口部位直接防護(hù)用裝有泥土的麻袋進(jìn)行壓重；在橋梁拱肋外側(cè)部位通過吊掛稻草防護(hù)簾、多層麻袋實(shí)施間接防護(hù)。另外，靠近構(gòu)筑物和建筑物的部位通過覆蓋加倍重點(diǎn)防護(hù)。

3 爆破效果和體會(huì)

爆破后，南側(cè)爆破飛石得到了有效控制，但西側(cè)(長沙市少管所)飛石飛得較遠(yuǎn)，少量小石塊砸到了住房，事后了解到負(fù)責(zé)此部分的技術(shù)人員將部分炮孔的單耗由設(shè)計(jì)最大1.5 kg/m3增加到了2.0 kg/m3。橋梁塌落破碎徹底，爆破部位鋼筋脫離充分，塊度不大于0.5 m3, 爆破震動(dòng)未對(duì)周邊房屋建筑造成危害。本次爆破參數(shù)設(shè)計(jì)合理，爆破效果達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。最大體會(huì)是此類橋梁的爆破部位不能預(yù)先做試驗(yàn)爆破，完全根據(jù)設(shè)計(jì)要求和經(jīng)驗(yàn)確定裝藥量，為保證橋梁炸塌，炸藥單耗往往會(huì)偏高，為此，須做好嚴(yán)密安全防護(hù)措施和切實(shí)落實(shí)爆破警戒范圍。

[1]張志毅.交通土建工程爆破工程師手冊(cè)[M].北京:人民交通出版社,2002.

[2]聞廣厚.現(xiàn)代鐵路工程爆破新技術(shù)[M].北京：當(dāng)代中國出版社 2004.

[3]楊享衢.關(guān)于非電毫秒雷管名義延期時(shí)間的討論[J].工程爆破，2003(4):58-61.

[4]劉殿中.工程爆破手冊(cè)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1999.

?除爆破中的安全防護(hù)技術(shù)[J].工程爆破,1995(1):71-75.(

2016-10-20)

梁 兵(1962-)，男，副教授，主要從事道路橋梁方面的研究與教學(xué)工作，Email：984955179@qq.com。