復(fù)雜環(huán)境下混凝土危橋拆除爆破

李文俊

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局327地質(zhì)隊(duì)，安徽合肥230011）

1 工程概況

蕪湖弋江大橋位于南陵縣079線（老318國(guó)道）上，1969年正式建成通車，方便了文昌鎮(zhèn)和弋江鎮(zhèn)兩地居民的出行。隨著交通流量的增加且橋面裂縫較多，樁基被河水沖刷裸露，承載能力嚴(yán)重下降，存在嚴(yán)重的安全隱患，已不能滿足安全交通要求。因而面臨著爆破拆除，消除安全隱患。

蕪湖弋江大橋分為兩次爆破拆除，一期拆除11個(gè)橋墩，保留3個(gè)橋墩用于河道流水暢通，待一期爆破廢渣機(jī)械清除后再次爆破拆除余下部分。本次爆破體為一期爆破后保留的文昌鎮(zhèn)側(cè)的三個(gè)橋墩。該橋采用重力式橋臺(tái)，橋墩為H形墩，采用鵝卵石混凝土澆筑。橋面為厚度約40cm，橋?qū)挒?.5m，跨徑22.2m、距離水面高度13m的預(yù)制板結(jié)構(gòu)，共3跨。橋面下部結(jié)構(gòu)為雙柱式墩，下部柱體直徑1.3m，上部柱體直徑1.0m，兩柱之間有連系梁連接，梁的尺寸為0.8m×1.1m。待爆橋體長(zhǎng)度為66.6m。

爆破周圍環(huán)境復(fù)雜，本次主要考慮待爆橋體的南側(cè)，其周邊多為民宅，橋墩距最近民房25m。待爆橋體的北側(cè)距離民房300m，相對(duì)較安全。爆破周圍環(huán)境如圖1所示。

圖1 周圍環(huán)境（單位：mm）

2 爆破方案

根據(jù)一期11跨爆破拆除的實(shí)施情況[1]，結(jié)合該橋結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、周邊環(huán)境及工程要求，該橋采取控制爆破和機(jī)械破碎相結(jié)合的總體方案。控制爆破采用逐跨原地坍塌方案實(shí)施爆破[2]，僅對(duì)橋梁的墩柱和橫梁進(jìn)行爆破，橋面不打孔爆破，有效控制爆破飛石，保證周邊民房安全；文昌鎮(zhèn)一側(cè)橋頭連接處先行采用機(jī)械破碎處理，使得橋體與路面斷開，有效降低爆破振動(dòng)的傳遞。控制爆破使橋梁主體塌落河床，再用機(jī)械進(jìn)行破碎解體。

3 橋梁爆破設(shè)計(jì)

3.1 梁柱爆破高度

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式[3]：

式中：H——爆破高度；

K——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般為2～5；為確保倒塌，取較大值5；

B——橋墩直徑，取底部直徑1.3m。根據(jù)一期爆破效果，本次爆破炸高H取6.0m。橋體結(jié)構(gòu)及爆破高度如圖2所示。

圖2 橋體結(jié)構(gòu)圖（單位：m）

3.2 爆破參數(shù)

（1）炮孔布置及參數(shù)。由于橋的梁柱長(zhǎng)期受到河水沖刷，表面已有表層脫落。根據(jù)一期爆破效果[1]，本期梁柱炮孔全部采用單排布孔，減少總用藥量的同時(shí)，便于墩柱防護(hù)，控制飛石產(chǎn)生。墩柱及橫梁炮孔布置示意圖見圖3。

圖3 炮孔布置示意圖（單位：cm）

（2）藥量計(jì)算。

炮孔直徑：d=40mm;

鉆孔深度：h=（0.7～0.9）D，D為墩柱直徑；

最小底抗線：W=D/2；

鉆孔間距：a=0.8W；

單孔裝藥量[4-5]：Q=qWaD。

根據(jù)一期爆破效果[1]，單耗q取0.7kg/m3。爆破主要參數(shù)見表1。

表1 爆破主要參數(shù)表

3.3 起爆網(wǎng)路選擇

采用非電微差起爆網(wǎng)路分段起爆：孔內(nèi)MS-11段導(dǎo)爆管雷管，每個(gè)橋墩采用簇聯(lián)連接（俗稱一把抓）；橋墩之間采用MS-4段孔外延時(shí)，雙向復(fù)式連接起爆網(wǎng)路。

4 安全監(jiān)測(cè)及防護(hù)

4.1 橋面觸地振動(dòng)

橋體坍塌時(shí)，必須預(yù)防二次振動(dòng)的危害。根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2014），距離R處的觸地振動(dòng)速度[6]為：

式中：Vz——坍塌物沖擊地面在測(cè)點(diǎn)處產(chǎn)生的地表振動(dòng)速度；

R——測(cè)點(diǎn)到?jīng)_擊觸地點(diǎn)的距離；

I——沖擊觸地沖量，I=M（2Hg）1/2；

M——坍塌物質(zhì)量；

H——坍塌物重心到地面距離。

由于采取延時(shí)控制爆破，每塊橋板逐跨塌落且最后一跨一端與橋堤相連，按照距離民房最近一端塌落振動(dòng)危害最大計(jì)算，因此，只要計(jì)算最后一跨始端的塌落觸地振動(dòng)即可。每塊橋體長(zhǎng)22.2m，質(zhì)心高H=13m，每塊質(zhì)量約M=550000kg，觸地點(diǎn)質(zhì)心距離橋頭民房47.2m，算得觸地振動(dòng)速度V=1.2cm/s。由此可見，實(shí)際觸地振動(dòng)小于爆破安全規(guī)程中磚結(jié)構(gòu)房屋允許振動(dòng)V=2.0cm/s，即爆破觸地振動(dòng)符合安全要求。

考慮到臨近建筑物多為磚結(jié)構(gòu)民房，實(shí)際抗震能力差，為確保萬(wàn)無(wú)一失，在文昌鎮(zhèn)一側(cè)防護(hù)堤混凝土坡面上設(shè)置兩處砂袋墻，這樣的防護(hù)措施也是減小塌落振動(dòng)的有效辦法。

4.2 爆破振動(dòng)安全允許速度

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2014）中爆破振動(dòng)安全距離公式[7]：

式中：Q——最大段別裝藥量；

R——爆破點(diǎn)距保護(hù)對(duì)象的安全距離，取25m；

K——地質(zhì)系數(shù)，取50；

α——衰減指數(shù)，取1.5；

V——保護(hù)對(duì)象所在地質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)安全允許速度，對(duì)于一般磚房建筑物的安全允許振速V=2cm/s。

爆破振動(dòng)主要考慮到橋頭周邊房屋多為普通民用磚混結(jié)構(gòu)，且最近的房屋25m。

通過計(jì)算Q=25kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于本工程中的最大段別裝藥量6.15kg，符合要求，十分安全。

爆破進(jìn)行了振動(dòng)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示爆破振動(dòng)完全控制在安全允許范圍內(nèi)，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)表

4.3 爆破飛石控制[8]

拆除爆破的飛石控制距離計(jì)算，目前沒有比較成熟的計(jì)算公式。本文主要采用大連理工大學(xué)李守臣教授通過對(duì)幾十例拆除爆破工程中飛石數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，得到無(wú)覆蓋情況下飛石距離與單位藥量之間的關(guān)系：

式中：Lf——無(wú)覆蓋情況下拆除爆破飛石的飛散距離，m；

K——拆除爆破單位藥量，kg/m3。

本次爆破設(shè)計(jì)最大單耗為0.7kg/m3；通過計(jì)算：Lf=70×0.70.53=58（m）。

為有效控制爆破飛石的產(chǎn)生，首先要保證堵孔質(zhì)量，其次將裝藥部位用雙層鋼絲網(wǎng)無(wú)縫銜接裹緊，再在外圍采用三層柔性竹籬笆近體搭架子防護(hù)。實(shí)際效果表明，本次爆破飛石防護(hù)非常到位，周邊未見任何飛石產(chǎn)生。安全防護(hù)見圖4。

圖4 安全防護(hù)圖

5 爆后效果及結(jié)論

大橋于2017年12月8日14時(shí)00分順利起爆，約0.6s以內(nèi)實(shí)現(xiàn)逐跨坍塌，被爆橋體塌落解體較充分，完全達(dá)到了預(yù)期效果。效果見圖5。

圖5 爆破效果圖

6 結(jié)論

（1）雙排炮孔置于墩柱最下端缺口位置的設(shè)計(jì)，確保了橋墩的失穩(wěn)，且解決了圓柱形構(gòu)筑物圓弧曲面對(duì)最小抵抗線的影響。

（2）爆破飛石對(duì)橋臺(tái)南側(cè)多有民房等保護(hù)對(duì)象的影響，設(shè)計(jì)合理的布孔，最小抵抗線方向，即弱約束方向置于背離近岸保護(hù)對(duì)象，采用多層鋼絲網(wǎng)包裹和多層竹籬笆近體防護(hù)，可較好地防止爆破飛石產(chǎn)生。

（3）橋梁主體爆破時(shí)采用的逐跨微差起爆技術(shù)，有效地控制了爆破振動(dòng)和塌落觸地振動(dòng)危害。機(jī)械預(yù)處理斷開原路面，坍塌部位二堆置砂袋，可起到良好的減振作用。