爆破與機(jī)械拆除技術(shù)在下承式預(yù)應(yīng)力混凝土系桿拱橋拆除中的應(yīng)用

董志遠(yuǎn)， 陳 磊， 全學(xué)軍

（浙江省交通運(yùn)輸科學(xué)研究院，浙江 杭州 311305）

下承式預(yù)應(yīng)力混凝土系桿拱橋結(jié)構(gòu)是由拱肋、吊桿、系桿和橋面梁板等協(xié)同工作的結(jié)構(gòu)體系，該體系為外部靜定，內(nèi)部多次超靜定，對(duì)自身穩(wěn)定性要求高[1]。與新建橋梁相反，橋梁拆除是一個(gè)逐步破壞受力體系的過(guò)程[2]。對(duì)于拱橋這種受力復(fù)雜的橋梁，傳統(tǒng)逆序拆除可能因結(jié)構(gòu)失穩(wěn)而發(fā)生坍塌事故，因而多采用機(jī)械拆除或者爆破拆除[3]。

1 工程概況

臺(tái)州市路澤太一級(jí)公路跨機(jī)場(chǎng)迎賓大道高架橋?yàn)殡p線分開(kāi)的各二車(chē)道公路橋，全橋分為北側(cè)10跨、南側(cè)9跨跨徑20 m引橋以及中間單跨60 m主橋。主橋上部結(jié)構(gòu)為下承式預(yù)應(yīng)力混凝土系桿拱，計(jì)算跨徑為60 m，拱軸線為二次拋物線，拱軸線方程為y=4fx/L-，計(jì)算矢高12 m，矢跨比為1∶5，縱梁、拱肋均采用160 cm×100 cm矩形實(shí)心梁，全橋共12對(duì)吊桿，吊桿采用OVMDS5-61拱吊桿專(zhuān)用拉索體系，橋墩采用雙墩式方柱墩，邊長(zhǎng)1.4 m，樁基接承臺(tái)結(jié)構(gòu)。引橋上部結(jié)構(gòu)為后張法預(yù)應(yīng)力空心板梁，橋墩采用雙柱式圓柱墩，直徑1.0 m。

因臺(tái)州市路澤太一級(jí)公路擴(kuò)建需要，對(duì)高架橋進(jìn)行拆除。

2 難點(diǎn)分析

1）橋梁周邊環(huán)境復(fù)雜，拆除影響大。橋梁下方及周邊存在天然氣、自來(lái)水、通訊光纜、軍用管線、高壓鐵塔等種類(lèi)繁多且復(fù)雜的管線，附近還存在民房、在建工地、廠房等。爆破拆除時(shí)，爆破振動(dòng)、爆破飛石和爆破沖擊波會(huì)對(duì)周邊的建（構(gòu)）筑物造成較大影響。

2）拆除工程量大?？傆?jì)需要爆破拆除引橋44根圓柱墩、主橋8根方柱墩，鉆孔裝藥工作量大，爆破拆除后還需要大量的機(jī)械鑿除施工。

3 拆除工藝

為減少封閉交通的時(shí)間，簡(jiǎn)化拆除工序，采用淺孔水平孔爆破原地破碎坍塌的拆除方式，即整體一次性爆破拆除主橋、引橋墩柱，使橋梁整體自主橋分別逐跨向南、北兩側(cè)倒塌，然后采用機(jī)械原地拆除回收利用。見(jiàn)圖1。

圖1 橋梁爆破拆除工程流程

3.1 拆橋預(yù)處理

為方便爆破拆除施工，保證橋梁能夠整體坍落，便于后續(xù)的機(jī)械破碎拆除，需要進(jìn)行預(yù)處理，即爆破拆除前先拆除橋面路燈、水管、電纜線、濕接縫、防護(hù)欄等橋面系和附屬結(jié)構(gòu)以及主橋橋墩間連系梁等。

3.2 爆破拆除

3.2.1 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

1）引橋橋墩。孔位水平布置，孔徑均為42 mm，從下而上單孔布置；最小抵抗線0.5 m；炮孔深度0.75 m；最底兩孔炸藥單耗量1 800 g/m3，其他孔為每上升兩排降低炸藥單耗200 g/m3；堵塞長(zhǎng)度0.30 m；單孔裝藥量0.45 kg，裝藥長(zhǎng)度0.45 m。見(jiàn)圖2。

圖2 引橋各墩炮孔布置和裝藥

2）主橋橋墩。每根墩柱從地面起至橫梁底部4.0 m段沿垂直中心線每排布置2孔；最小抵抗線0.46 m；炮孔深度1.10 m；最底兩孔炸藥單耗1 800 g/m3，其他孔為每上升兩排降低炸藥單耗200 g/m3；炮孔間距0.46 m；堵塞長(zhǎng)度0.4 m；單孔裝藥量0.7 kg，單孔裝藥長(zhǎng)度0.7 m。見(jiàn)圖3。

圖3 主橋各墩炮孔布置和裝藥

3.2.2 爆破裝藥結(jié)構(gòu)

全部采用直徑32 mm的乳化炸藥，炮孔底部集中裝藥，采用連接裝藥結(jié)構(gòu)，優(yōu)質(zhì)炮泥封堵。

3.2.3 爆破網(wǎng)路

為了避免雜散電流、射頻電流和感應(yīng)電流對(duì)爆破網(wǎng)路的影響，采用非電塑料導(dǎo)爆管雷管起爆網(wǎng)路；孔內(nèi)裝雙發(fā)導(dǎo)爆管雷管，墩柱之間的爆破網(wǎng)路采用低段位毫秒延期塑料導(dǎo)爆管雷管接力起爆?？淄獍褑蝹€(gè)墩柱爆破范圍的單孔2根導(dǎo)爆管分別抓成2把，然后用設(shè)計(jì)的延期雷管接力，連成復(fù)式起爆網(wǎng)路；最后用導(dǎo)爆管引至起爆站（正副兩組）由脈沖起爆器引爆。在正式爆破前對(duì)起爆網(wǎng)路進(jìn)行試爆。

3.3 機(jī)械拆除

墩柱全部爆破拆除后，橋梁將整體坍落在路面上，待確定安全后，同時(shí)使用4臺(tái)炮錘進(jìn)行南北側(cè)兩跨引橋解小處理并清運(yùn)至指定地點(diǎn)進(jìn)行二次破碎拆除，以盡快恢復(fù)東西向通車(chē)，緩解交通壓力，然后同時(shí)向南北兩側(cè)鑿除破碎剩余引橋。

主橋采用自上而下、由內(nèi)而外的拆除順序：吊桿拆除→拱肋及風(fēng)撐拆除→上部結(jié)構(gòu)拆除→下部結(jié)構(gòu)拆除。

吊桿拆除整體遵循由外向內(nèi)，左右對(duì)稱(chēng)拆除的原則，按照原來(lái)施工吊桿張拉的反順序進(jìn)行，先在吊桿底端用氣割破除外側(cè)鋼管，鑿除鋼管與波紋管之間的細(xì)石混凝土及波紋管內(nèi)的水泥漿，再用氣割將預(yù)應(yīng)力鋼絞線束切斷，緩慢釋放預(yù)應(yīng)力，用同樣的方法在吊桿頂端將其切斷并移走。

拱肋采用長(zhǎng)臂炮錘對(duì)內(nèi)拱圈端頭部分進(jìn)行鑿除，同時(shí)用纜風(fēng)繩拉住拱圈，防止其向外側(cè)傾倒，待拱肋整體倒塌后，再用炮錘對(duì)拱肋及風(fēng)撐進(jìn)行鑿除。

墩柱采用破碎錘和風(fēng)鎬鑿除立柱混凝土保護(hù)層，露出主筋，采用氧氣將主筋切除并清運(yùn)至統(tǒng)一地點(diǎn)。

4 安全防護(hù)措施

爆破前，沿橋梁對(duì)地面投影后往外延伸5.5 m設(shè)置混凝土預(yù)制塊加彩鋼瓦的圍擋結(jié)構(gòu)進(jìn)行全封閉，設(shè)立爆破安全警戒區(qū)并設(shè)專(zhuān)人值守，爆破前30 min將人員疏散情況匯報(bào)至爆破指揮中心，確認(rèn)無(wú)誤后方可起爆。

4.1 飛石防護(hù)措施

1）直接防護(hù)，每個(gè)爆破墩柱裝藥堵塞后，爆破體段采用潮濕棉被+鋼絲網(wǎng)+16U形卡扣作為近體防護(hù)。

2）距離民房80 m內(nèi)3個(gè)墩柱、鐵塔附近3個(gè)墩柱在距離爆破體1 m處采用廢舊輪胎砌筑2～3 m高的防護(hù)墻；既可防護(hù)爆破飛石，又可對(duì)橋梁板落地起到緩沖作用。

3）在拆除橋兩側(cè)掛密目網(wǎng)4層，以防飛石，同時(shí)作為隔離屏障。

4）在離主橋橋墩四周1 m處設(shè)置毛竹片腳手架防護(hù)，高度為4 m。

4.2 塌落振動(dòng)防護(hù)措施

1）主橋每跨之間鋪設(shè)3道1.5 m高、2.0 m寬的土堆。

2）地下有需防護(hù)管線部位，在坍塌范圍內(nèi)先鋪設(shè)一層50 cm厚度的沙子作為柔性保護(hù)層，再在上面覆蓋10 mm厚的鋼板作為剛性防護(hù)層，最后在鋼板上再蓋上1.5 m高的廢舊輪胎為緩沖層。

3）實(shí)行橋梁板跨與跨之間毫秒延期坍塌，可達(dá)到較好地降低觸地振動(dòng)效果。

5 結(jié)語(yǔ)

拱橋結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，將爆破與機(jī)械拆除技術(shù)相結(jié)合并應(yīng)用于下承式預(yù)應(yīng)力混凝土系桿拱橋的拆除中，簡(jiǎn)化了拆除工序，避免了傳統(tǒng)逆序拆除中可能因結(jié)構(gòu)失穩(wěn)而發(fā)生坍塌事故的情況。同時(shí)，在采取可靠的安全防護(hù)措施后，爆破飛石、爆破振動(dòng)影響得到了有效的控制，拆除工作安全有序進(jìn)行，縮短了拆除工期，為盡早恢復(fù)交通贏得了寶貴的時(shí)間，可為后續(xù)類(lèi)似橋梁拆除施工提供參考依據(jù)。