淺析中承式鋼筋混凝土拱橋爆破拆除施工技術(shù)

李 鋼 李 旭

（中交一航局第一工程局有限公司 天津 300456）

1 工程背景

沈海高速佛開段、開陽(yáng)段為廣東省粵西高速的大動(dòng)脈，近年來(lái)車流量持續(xù)增長(zhǎng)，節(jié)假期高峰期突破20萬(wàn)輛，遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)車流量，高速公路堵車已成為常態(tài)。廣東省于2017年5月、12月先后啟動(dòng)了佛開高速、開陽(yáng)高速的改擴(kuò)建，將雙向四車道到擴(kuò)建為雙向八車道，路基寬度由24.5m增加到42m，需對(duì)原高速公路上跨天橋進(jìn)行拆除。

2 工程簡(jiǎn)介

某待拆車行天橋?yàn)橹谐惺降冉孛鎽益溇€無(wú)鉸肋拱橋，建成通車時(shí)間為2003年，橋梁凈跨徑L0=41.7m，凈矢跨比為1/4.8，拱肋高1.2m，寬0.8m，拱軸系數(shù)m=1.167，吊桿為直徑32mm精軋螺紋鋼，設(shè)計(jì)強(qiáng)度750MPa，行車道系為縱橫梁框架體系加20cm厚橋面板，橋面鋪裝為8.3～17cm厚混凝土。混凝土總方量1950m3，鋼筋總重量83t。

圖1 拱橋結(jié)構(gòu)立面

圖2 拱橋結(jié)構(gòu)平面

3 橋梁拆除難點(diǎn)分析

（1）由于分離式車行天橋上跨沈海高速公路，在橋梁預(yù)拆除和鉆孔、防護(hù)施工時(shí)，如不慎掉落雜物，將會(huì)對(duì)高速路行車安全造成較大影響。

（2）爆破拆除設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，對(duì)橋梁能否在規(guī)定時(shí)間內(nèi)拆除起到?jīng)Q定性作用[1]。

（3）爆破拆除清理工作等工序復(fù)雜、組織難度大。申請(qǐng)的高速封閉時(shí)間為當(dāng)日20：00至次日凌晨6：00共計(jì)10h，需在10h內(nèi)完成地面防護(hù)、裝藥、爆破、破碎、清渣、恢復(fù)路面等。

（4）橋梁爆破時(shí)梁體落地對(duì)高速公路路面的保護(hù)難度較大。如果爆破后橋梁對(duì)高速路面造成破壞，對(duì)高速路面進(jìn)行修復(fù)手續(xù)繁瑣、時(shí)間長(zhǎng)、工作量大、價(jià)格昂貴等不利影響。

4 橋梁拆除工藝

橋梁拆除方式主要有爆破拆除、機(jī)械破碎拆除、金鋼繩靜力切割吊裝拆除等，需根據(jù)待拆橋梁結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)、環(huán)境、拆除工期等綜合確定拆除方法，本拱橋上跨運(yùn)營(yíng)高速，拆除工期緊、同時(shí)結(jié)合拱橋的力學(xué)特性，綜合考慮采用爆破拆除和機(jī)械破碎結(jié)合的拆除方式[2]。

4.1 橋梁拆除工程流程圖

圖3 橋梁爆破拆除工程流程

4.2 拆橋預(yù)處理

為方便爆破拆除施工，先進(jìn)行預(yù)拆除和預(yù)處理，即通過(guò)人工拆除橋面防護(hù)欄、管線等附屬設(shè)施。同時(shí)為保證爆破坍塌后的破碎效果，減少機(jī)械破碎的工作量，在橋面板縱向間距3.4m，用角磨機(jī)鋸2條通長(zhǎng)、深度10cm縫。

4.3 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

爆破參數(shù)設(shè)計(jì)的基本要點(diǎn)有：炮孔布置、最小抵抗線、炮孔間（排）距和深度、藥量計(jì)算、裝藥結(jié)構(gòu)、爆破網(wǎng)絡(luò)、安全防護(hù)等。

4.3.1 拱肋的爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

拱肋是拱橋主拱圈的骨架，主要承受軸向壓力，是橋梁的主要承重結(jié)構(gòu)，拱肋的爆破拆除最為關(guān)鍵。本橋拱肋寬度80cm，高度120cm，單根拱肋設(shè)5個(gè)爆破點(diǎn)，分別在拱腳處、拱肋與車行道交界處（橋面板上方）、拱頂處，共計(jì)5點(diǎn)位，如圖4所示。

爆破點(diǎn)位于拱肋內(nèi)側(cè)，每個(gè)點(diǎn)位布置10個(gè)爆破裝藥孔，孔位沿拱肋縱向間距40cm布置5排孔，橫向間距60cm，孔深度57cm，拱腳鉆孔孔徑為φ50mm、拱頂和拱腰鉆孔孔徑為φ42mm，拱腳單孔裝藥400g，拱頂和拱腰單孔裝藥300g，拱肋炮孔布置如圖4所示，拱肋炮孔裝藥方式如圖5所示，爆破參數(shù)設(shè)計(jì)見表1。

4.3.2 橋臺(tái)立柱爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

橋臺(tái)立柱承受橋梁邊跨重量的重要構(gòu)件，橋臺(tái)立柱采取爆破拆除不僅能將該部位的鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)充分破碎，同時(shí)還能使上部結(jié)構(gòu)塌落的效果更好。

本橋共設(shè)置6根橋臺(tái)立柱，立柱高度為323.7cm，直徑為80cm。單根橋臺(tái)立柱布置7個(gè)裝藥孔，孔位間距為40cm，上下兩孔垂直交叉布置，裝藥孔孔深57cm，孔徑為φ50mm、炸藥單耗為2.0kg/m3、單孔裝藥400g，6個(gè)橋臺(tái)立柱總計(jì)42個(gè)炮孔，爆破參數(shù)設(shè)計(jì)見表1。

4.3.3 縱橫梁爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

縱橫梁分別把橋臺(tái)立柱、拱肋、吊桿、橋面板連成整體受力，使橋面行車道的整體剛度加強(qiáng)。橫梁縱梁爆破拆除，能破壞橋梁整體的完整性，使得上部橋面的塌落效果更好，還能減少橋梁落地時(shí)的振動(dòng)，減少對(duì)下方路面的破壞。

根據(jù)拱橋設(shè)計(jì)施工圖，橋梁凈跨徑為40.90m，拱橋橋面為梁格體系，縱橫梁包含端橫梁、拱肋橫梁、中橫梁、中縱梁、吊桿橫梁、吊桿縱梁。

圖4 拱肋炮孔布置

圖5 拱肋炮孔裝藥

（1）端橫梁爆破設(shè)計(jì)。

本橋在0#橋臺(tái)、1#橋臺(tái)位置各有一條端橫梁。端橫梁長(zhǎng)1020cm、寬60cm、高80cm。每條端橫梁爆破長(zhǎng)度780cm，布置18個(gè)裝藥孔，孔位布置在頂面，孔間距40cm，孔深57cm，孔徑為φ42mm，炸藥單耗為1.5kg/m3，單孔裝藥300g，爆破參數(shù)見表1。

（2）拱肋橫梁爆破設(shè)計(jì)。

本橋共有2根拱肋橫梁，位于肋拱與橋面相交處下方，拱肋橫梁長(zhǎng)780cm、寬125cm、高110cm。每根拱肋橫梁布置24個(gè)裝藥孔，孔位布置在頂面，孔間距為40cm，布置2排，排距為55cm、孔深74cm，孔徑為φ50mm，炸藥單耗為1.5kg/m3，單孔裝藥量400g，爆破參數(shù)見表1。

（3）中橫梁爆破設(shè)計(jì)。

本橋共有2根中橫梁，位于橋臺(tái)立柱上方，中橫梁長(zhǎng)780cm、寬120cm、高80cm。每根中橫梁布置36個(gè)炮孔，孔位布置在頂面，炮孔間距為40cm，布置2排，排距為60cm，孔深57cm，孔徑為φ42mm，炸藥單耗為1.5kg/m3，單孔裝藥300g，爆破參數(shù)見表1。

（4）中縱梁爆破設(shè)計(jì)。

本橋共有2根中縱梁，每根長(zhǎng)度672.6cm，寬度120cm，高度80cm。每根中縱梁中部布置6個(gè)炮孔，孔位布置在橋面，布置3排，每排布置2個(gè)，排距40cm、孔距60cm、孔徑φ42mm，炸藥單耗為1.5kg/m3，單孔裝藥300g，爆破參數(shù)見表1。

（5）吊桿橫梁爆破設(shè)計(jì)。

本橋共有8根吊桿橫梁，梁長(zhǎng)780cm、寬70cm、高60cm、橋面板厚20cm。每根吊桿橫梁布置19個(gè)炮孔，孔位布置在橋面，炮孔間距為40cm、孔深60cm，孔徑為φ42mm，炸藥單耗為1.5kg/m3，單孔裝藥量250g，爆破參數(shù)見表1。

（6）吊桿縱梁梁爆破設(shè)計(jì)。

本橋共有2根吊桿縱梁構(gòu)成，每根吊桿縱梁長(zhǎng)2150cmm、寬80cm、高80m。每根吊桿縱梁布置48個(gè)炮孔，在兩根吊桿橫梁間布置3個(gè)炮孔，孔位布置在橋面，炮孔間距為40cm、孔深60cm，孔徑為φ50mm，炸藥單耗為1.5kg/m3，單孔裝藥量400g，爆破參數(shù)見表1。

4.4 雷管及炸藥的選取

本工程雷管選用國(guó)產(chǎn)Ⅱ系列9段導(dǎo)爆管雷管，炸藥選用乳化炸藥，藥卷直徑φ32mm。

表1 爆破參數(shù)

4.5 爆破網(wǎng)路方式

在直徑φ42mm、φ50mm的每個(gè)炮孔內(nèi)放置一個(gè)9段導(dǎo)爆管雷管，傳爆雷管采用雙發(fā)3段導(dǎo)爆管雷管，每2發(fā)傳爆雷管上連接的導(dǎo)爆管不超過(guò) 10 根[3]。

橋面起爆網(wǎng)絡(luò)：縱向由南向北爆破，橫向一把抓，具體如圖6所示。該網(wǎng)路連接可以保證傳爆的安全性及準(zhǔn)確性。

圖6 橋面?zhèn)鞅W(wǎng)絡(luò)

4.6 爆破防護(hù)措施

4.6.1 高速路面保護(hù)措施

橋梁爆破拆除時(shí)，橋跨結(jié)構(gòu)坍塌時(shí)具有較大的沖擊能量，由于本項(xiàng)目的特殊性，在爆破時(shí)需重點(diǎn)好高速公路路面保護(hù)，經(jīng)計(jì)算設(shè)置長(zhǎng)25m、寬14m的保護(hù)軟支墊保護(hù)層措施，軟支墊保護(hù)層由0.4m厚砂墊層和外圍3層砂包組成，能起到較好的消能作用。

4.6.2 防飛石保護(hù)措施

在爆破區(qū)域采取全柔性近體防護(hù)措施，在拱肋和橋臺(tái)立柱爆破點(diǎn)外側(cè)采用20層密目安全網(wǎng)包裹，橋面采取鋼板+砂包的聯(lián)合防護(hù)體系，橋面炮孔裝藥完成后，在每個(gè)炮孔上方放置一個(gè)砂包，在砂包上放置一層鋼板，最后在鋼板上壓足夠的砂包。

4.6.3 空氣沖擊波防護(hù)

由于分散裝炸藥，加之又采用多段微差爆破技術(shù)，因此，所產(chǎn)生的空氣沖擊波影響很小，不需進(jìn)行專項(xiàng)防護(hù)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本中承式鋼筋混凝土拱橋在10h內(nèi)完成了爆破拆除及清渣工作，較好的驗(yàn)證本項(xiàng)目采取的爆破參數(shù)設(shè)計(jì)可靠，安全防護(hù)措施滿足要求，可為后續(xù)類似橋梁爆破拆除施工提供參考依據(jù)。