復雜環(huán)境下高架橋快速爆破拆除技術研究

【摘要】現(xiàn)代城市面臨著舊高架橋拆除和更新的要求，然而復雜環(huán)境下的高架橋拆除涉及一系列挑戰(zhàn)，這就對爆破拆除技術提出了非常高的要求。文中對復雜環(huán)境下高架橋拆除的挑戰(zhàn)進行了分析，并提出了相應的對策。在此基礎上，分別從高精度爆破設計、爆破材料與裝置以及監(jiān)測與控制系統(tǒng)等方面探討了高架橋爆破拆除技術，推動高架橋快速爆破拆除技術應用不斷深入，為高架橋拆除工作安全高效進行提供技術支持。

【關鍵詞】爆破；高架橋；爆破拆除

【中圖分類號】TU751" " " "【文獻標志碼】A" " " "【文章編號】1673-6028（2024）01-0151-03

0 前言

高架橋在現(xiàn)代城市交通中扮演著至關重要的角色，但隨著城市基礎設施的老化和城市規(guī)劃的調整，一些高架橋需要進行拆除或重建。高架橋拆除是一項復雜而具有挑戰(zhàn)性的工程任務，尤其是在城市環(huán)境中，常常伴隨著高度密集的建筑物、道路、管線和環(huán)境保護區(qū)域。傳統(tǒng)的拆除方法可能受到空間限制、安全風險和環(huán)境污染的制約，因此進行復雜環(huán)境下高架橋快速爆破拆除技術研究具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1 復雜環(huán)境下高架橋拆除的挑戰(zhàn)與對策

1.1 地理環(huán)境因素

（1）鄰近建筑物和基礎設施。通常情況下，高架橋是城市交通系統(tǒng)的一部分，它們可能跨越鐵路、高速公路、河流或重要的基礎設施，如電線桿、管道和通信設施。這些鄰近的建筑物和設施要在拆除過程中需要重點保護。

首先，對于跨越鐵路、高速公路或河流等交通要道的高架橋，必須確保拆除過程中不會干擾交通正常運行。這可能需要臨時關閉或改變交通流線，以確保安全性和流暢性[1]。工程師和施工隊必須與交通部門緊密合作，協(xié)調拆除和交通管理計劃，以減少交通中斷和擁堵。

其次，高架橋可能位于居民區(qū)或商業(yè)區(qū)的上空，任何倒塌或碎片飛散都可能導致財產損失和人員傷害。因此，在拆除過程中，需要采用精密的控制方法，如定向爆破、懸吊拆除或切割技術，最大程度減少碎石和粉塵的飛散。同時，施工人員還需要定期檢查鄰近建筑物的結構，確保其安全性，如果有必要，采取加固措施，以應對震動可能對這些建筑物造成的影響。

（2）自然環(huán)境保護區(qū)域。復雜環(huán)境下高架橋拆除所面臨的另一個挑戰(zhàn)是鄰近自然環(huán)境保護。這些區(qū)域可能包括野生動植物棲息地、濕地、森林、河流等自然生態(tài)系統(tǒng)。這些區(qū)域通常受到法律保護，要求在拆除工程中采取額外的措施，以減少對生態(tài)環(huán)境的不利影響。

首先，在自然環(huán)境保護區(qū)域內或附近進行高架橋拆除，施工活動的噪音、震動和人員活動可能影響野生動物棲息。為了保護野生動植物，施工隊必須采取措施，如限制工作時間、減少噪音和震動、設立野生動物隔離區(qū)等。此外，可能需要進行野生動植物遷移和救援計劃，以確保它們在施工過程中的安全。

其次，濕地和水體是常見的自然環(huán)境保護區(qū)域，高架橋的拆除可能對水質和水生生態(tài)系統(tǒng)產生影響。在施工前，必須制定詳細的水資源保護計劃，以防止有害物質進入河流或湖泊。這可能涉及沉淀池的設置、污水處理設施的使用以及監(jiān)測水質的實施。施工隊還需要考慮濕地和水體生態(tài)系統(tǒng)的保護，確保拆除工程不會破壞當?shù)氐乃w生態(tài)平衡。

最后，高架橋拆除可能涉及大規(guī)模樹木砍伐和土壤擾動，這可能對生態(tài)系統(tǒng)和植被的恢復造成影響。在施工前，應制定植被保護計劃，包括搬遷和種植樹木、采用防止土壤侵蝕的措施等。這有助于減少對自然環(huán)境的破壞，并促進植被的快速恢復[2]。

1.2 安全與環(huán)保要求

復雜環(huán)境下高架橋的快速爆破拆除時，必須滿足嚴格的安全和環(huán)保要求。這些要求涵蓋了多個方面，包括施工人員的安全和對環(huán)境的最小化影響。

首先，在進行快速爆破拆除時，必須以最高標準確保工人的安全。這包括嚴格遵循爆破安全標準和程序，確保所有操作都經(jīng)過專業(yè)培訓。施工團隊必須經(jīng)過系統(tǒng)的培訓，掌握爆破操作技能，并了解應對緊急情況的步驟。爆炸物的儲存和處理也必須符合相關法規(guī)，以確保它們不會被濫用或不慎觸發(fā)。同時，施工區(qū)域內必須實行嚴格的訪問控制，以防止未經(jīng)授權的人員進入危險區(qū)域。在任何時候，都應建立完備的緊急疏散和救援計劃，以應對潛在的安全問題。這些措施的嚴格執(zhí)行可以有效減小意外事件的風險，確保施工人員的生命安全。

其次，環(huán)保要求是復雜環(huán)境下高架橋拆除的重要組成部分。在拆除過程中，會產生大量灰塵、碎片和污染物，這些對周圍環(huán)境和居民的健康構成潛在威脅。應制定有效的灰塵和廢棄物控制計劃，包括使用灰塵抑制劑，覆蓋和濕化碎片，以減少空氣中的顆粒物。廢棄物應根據(jù)相關法規(guī)進行處置，以確保不會對土壤和水體造成污染。同時，還要實施水質保護措施，以防止污水流入附近的水體。拆除工程可能對當?shù)氐乃w和生態(tài)系統(tǒng)產生不可逆轉的影響，因此需要制定詳細的環(huán)境影響評估和監(jiān)測計劃，以持續(xù)監(jiān)測施工過程中的環(huán)境狀況，及時采取必要的糾正措施，確保環(huán)境得到保護和恢復。

1.3 時間壓力和交通管理

通常情況下，高架橋是城市的重要交通樞紐，其關閉時間應盡量減少，以減少交通中斷的影響。因此，拆除工程的時間表通常非常緊張，要求施工團隊高效快速地完成工程。這意味著在準備工作和實際拆除之間有很少的時間窗口。時間的緊迫性要求工程團隊具備高度的協(xié)調和執(zhí)行能力，確保施工按計劃執(zhí)行。任何延誤都可能對城市交通和居民生活產生不必要的困擾。

高架橋通常位于繁忙的城市道路上，其拆除可能需要封閉周邊道路，影響交通。因此，必須制定有效的交通管理計劃，以確保交通安全和暢通。這包括設立合適的交通標志、引導交通、提前通知居民和駕駛員、規(guī)劃替代路線等措施。同時，還需要與城市交通、公安部門合作，確保拆除過程中的交通秩序[2]。

2 高架橋爆破拆除技術

2.1 高精度爆破設計

（1）爆破模擬與仿真。高精度爆破設計在復雜環(huán)境下高架橋快速爆破拆除工程中扮演著至關重要的角色。其中，爆破模擬與仿真技術是該設計過程的關鍵組成部分。通過這一步驟，工程團隊可以精確地預測爆破效果，最大限度地減小對周圍環(huán)境和結構的影響，確保拆除工作的安全性和效率。

爆破模擬與仿真通常涉及復雜的計算和模型構建過程。首先，工程師會收集有關高架橋結構的詳細數(shù)據(jù)，包括材料性質、尺寸、連接方式等。其次，他們使用專業(yè)的爆破仿真軟件，將這些數(shù)據(jù)輸入模型中，并考慮爆破裝置的位置、類型以及爆破劑的性質。通過數(shù)值模擬，工程師可以模擬爆破過程中的爆炸沖擊波、震動、位移等參數(shù)，以確定最佳的爆破方案。

爆破模擬與仿真的好處是它們允許工程團隊進行多次試驗和優(yōu)化，而無需實際進行爆破。這不僅大大減少了試錯成本，還降低了潛在的安全風險。同時，仿真還有助于確定最佳的時間窗口，以便在最適合的時間進行拆除工作，以滿足交通管理和安全要求。

（2）精確計算和控制。首先，精確計算爆破參數(shù)是高精度爆破設計的核心。這包括對爆破藥量、延時、排列方式等參數(shù)的準確估算和計算?，F(xiàn)代計算工具和軟件可以幫助工程師進行這些復雜的計算，并考慮到爆破點的位置、周邊環(huán)境、結構特點等因素。通過精確的計算，工程團隊可以確保爆破過程的準確性和可控性，最大程度地減少不必要的損害。其次，精確控制爆破是關鍵因素之一。現(xiàn)代爆破技術已經(jīng)實現(xiàn)了精確控制，可以使爆破在極短的時間內完成，減少爆破沖擊的時間窗口。精確的控制還包括了延時裝置的使用，以確保不同部分的爆破在合適的時刻發(fā)生，從而實現(xiàn)更精細的結構控制。最后，監(jiān)測技術在精確計算和控制中也扮演著重要的角色。高架橋拆除過程中，工程團隊需要實時監(jiān)測震動、噪音、氣體排放等參數(shù)，以確保拆除過程在可控的范圍內進行。監(jiān)測技術可以提供實時數(shù)據(jù)，允許工程師對爆破過程進行動態(tài)調整，以應對意外情況或不確定因素[3]。

2.2 爆破材料與裝置

（1）爆破劑的選擇與研發(fā)。首先，爆破劑的選擇需要綜合考慮多個因素。工程師必須評估高架橋的材質和結構特點，以確定最適合的爆破劑類型。一些爆破劑具有更高的爆炸能量，適用于堅硬的混凝土結構，而其他爆破劑則更適合用于輕型結構或需要精細控制的區(qū)域。爆破劑的選擇還受到環(huán)保因素的制約，工程團隊需要選擇對環(huán)境影響較小的材料。其次，爆破劑的研發(fā)也是一個重要的方向?？蒲袡C構和制造商不斷努力改進爆破劑的性能，以提高其爆破效率和精確性。這包括對化學成分的優(yōu)化、爆炸波的控制、排放物的減少等方面的研究。研發(fā)出更高效、更環(huán)保的爆破劑有助于在復雜環(huán)境下進行拆除工程時降低不必要的損害。此外，爆破劑的裝置和輸送系統(tǒng)也需要精心設計。在高架橋拆除工程中，要確保爆破劑被準確地輸送到目標區(qū)域并正確布置。這涉及爆破藥包的定位、延時裝置的安裝和電子觸發(fā)系統(tǒng)的設計。這些技術創(chuàng)新可以提高爆破的精確度和安全性。

（2）預置爆破裝置。預置爆破裝置是精密設計的工程工具，用于控制爆破的時機和方向，以確保拆除過程安全和高效。

首先，預置爆破裝置包括爆破藥包的定位和安裝。工程師必須仔細計算高架橋的結構，確定最佳的爆破藥包布置位置。這通常需要考慮到橋梁的支撐結構和強度，以確保爆破藥包能夠有效地破壞目標區(qū)域。在預置階段，爆破藥包被安全地固定在橋梁的關鍵支點上，以待觸發(fā)。其次，預置爆破裝置還包括電子觸發(fā)系統(tǒng)的安裝。這些系統(tǒng)允許工程團隊在需要的時間點通過遠程控制觸發(fā)爆破，以確保最大程度的安全性和精確性。電子觸發(fā)系統(tǒng)通常與傳感器和監(jiān)測設備結合使用，以實時監(jiān)測橋梁結構和周圍環(huán)境的狀況，從而在最佳條件下進行爆破。最后，預置爆破裝置的設計也需要考慮環(huán)保因素。工程師必須確保爆破后的殘余物料可以迅速清理和處理，以減少對周圍環(huán)境的影響。這可能涉及使用可降解的支撐材料和清理設備的合理布局[4]。

2.3 監(jiān)測與控制系統(tǒng)

（1）結構監(jiān)測技術。結構監(jiān)測技術的主要目標是確保拆除過程中的結構安全，并在必要時進行實時調整，以防止事故發(fā)生。首先，結構監(jiān)測技術通常包括使用傳感器和監(jiān)測設備，這些設備可以安裝在高架橋的關鍵部位，以測量結構的變化和應力。這些傳感器可以監(jiān)測諸如震動、位移、溫度和壓力等參數(shù)，以確保拆除過程不會對橋梁結構造成不可逆的損壞。其次，結構監(jiān)測技術還涉及實時數(shù)據(jù)采集和分析。監(jiān)測設備收集到的數(shù)據(jù)被傳輸?shù)娇刂浦行?，工程師可以根?jù)這些數(shù)據(jù)來判斷拆除進程的效果以及是否需要進行調整。例如，如果某個部分的震動超出了安全范圍，監(jiān)測系統(tǒng)可以發(fā)出警報，工程師可以立即采取措施來減輕震動或停止拆除。最后，結構監(jiān)測技術還可以在爆破之后用于評估殘余結構的穩(wěn)定性。通過對殘余結構進行詳盡的檢查和數(shù)據(jù)分析，工程團隊可以確定是否需要進一步拆除或維修工作。

（2）遠程控制與數(shù)據(jù)采集。遠程控制與數(shù)據(jù)采集允許工程團隊在安全距離內對拆除過程進行監(jiān)控和控制，同時實時獲取關鍵數(shù)據(jù)，以支持決策和應急措施。

首先，遠程控制系統(tǒng)在復雜環(huán)境下高架橋快速爆破拆除中發(fā)揮了關鍵作用。這一系統(tǒng)允許操作人員在安全的控制中心或離拆除現(xiàn)場較遠的位置執(zhí)行關鍵操作，其中最重要的操作之一是啟動爆破裝置。在拆除前，工程團隊可以通過遠程控制迅速設置和啟動爆破裝置，而無需親自進入潛在危險區(qū)域。遠程控制還允許工程團隊在拆除過程中對設備進行移動和調整，以應對不同的情況和需求。這種遠程操作大大減少了工程人員的暴露，提高了工程的整體安全性。

其次，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)允許實時收集有關拆除過程的關鍵信息。這包括震動、位移、溫度、壓力等各種參數(shù)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通過傳感器和監(jiān)測設備采集，然后傳輸?shù)娇刂浦行?，工程師可以根?jù)這些數(shù)據(jù)來調整拆除策略，確保工程安全高效進行。同時，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還記錄了整個拆除過程的詳細信息，這對于事后分析和審查非常重要[5]。

3 結語

綜上所述，復雜環(huán)境下高架橋快速爆破拆除技術的研究需要多學科的協(xié)同合作和深入的工程技術創(chuàng)新。通過采用高精度爆破設計、環(huán)保材料和裝置、先進的監(jiān)測與控制系統(tǒng)等技術手段，可以有效地克服挑戰(zhàn)，實現(xiàn)高架橋安全、高效、環(huán)保拆除，服務新型城市基礎設施建設。

參考文獻

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[作者簡介]孫成偉（1975—），男，湖北宜昌人，本科，研究方向：爆破工程。