長微差起爆逐段解體爆破技術在高速公路橋梁拆除中的應用

■林榮光

（福建省交通建設質量安全監督局，福州　350001）

長微差起爆逐段解體爆破技術在高速公路橋梁拆除中的應用

■林榮光

（福建省交通建設質量安全監督局，福州350001）

清美分離式橋上跨福泉高速公路主線，因主線拓寬要拆除重建，為了便于維持原橋半幅繼續通車，確保高速公路正常通行和附近民房安全，橋梁拆除方案采用“長微差起爆逐段解體爆破技術”，通過正確選擇爆破參數、合理設計網路與延時、有效實施安全防護，達到了理想的爆破效果，為類似情況橋梁拆除施工提供重要的借鑒作用。

橋梁爆破拆除長微差逐段解體爆破技術應用

1　工程概況

清美分離式橋為上跨福泉高速公路主線分離式立交橋。橋面寬度為2×（0.5m防撞欄+凈14m+2.5m人行道），斜交角度為2.88°；上部構造為19m+32m+19m變截面預應力砼連續空心板，下部構造為雙薄壁式橋墩、肋式橋臺及明挖擴大基礎；臺背搭板長8.0m，兩端臺設置SSFB-80型伸縮縫。因福泉高速公路主線拓寬，改建方案為拆除重建，新建橋梁在原橋位上，拆除原橋時應分幅進行，以維持原橋半幅繼續通車，同時要保證高速公路正常通行。因此上跨高速公路清美分離式橋應徹底炸毀墩柱和梁部結構，保證橋梁原位坍塌（稍定向偏移，背向另半幅大橋）、破碎，并在規定的時間內快速完成清渣工作，恢復高速公路的交通。

2　爆破方案

為達到爆破效果，墩柱應全部布眼，采用水平鉆孔，以便墩柱充分解體破碎；預應力混凝土連續空心板腹板垂直鉆眼，橋梁爆破切割成塊狀，達到爆破后破碎效果好，方便清理。爆破采用長微差方式，使其爆破瞬間應力互相作用，橋梁炸毀達到原位爆破坍塌解體破碎，如圖1、2。

本設計采用“長微差起爆逐段解體爆破技術”，利用鋼筋混疑土的重力彎距物理力學特性，并采用長微差起爆技術使橋梁水平逐段爆破解體、完全坍塌、緩沖落地，減少對地面的沖擊震動。采用非電毫秒導爆管雷管第一系列長微差段別，確保網路安全、孔內延期，并保證鋼筋混疑土橋梁有充分時間的重力彎距解體過程。

圖1　清美分離式橋爆破施工

圖2　清美分離式橋爆破后清除施工

為減少爆破震動、沖擊波及噪音的危害，盡量減少單響起爆藥量，并且考慮到建筑物的充分倒塌時間的要求，采取長微差起爆，總延期時間為1.7s。

2.1爆破設計

采用原地倒塌（微定向）拆除控制爆破，墩柱應全部布置炮眼，炸毀失穩原位坍塌；預應力混凝土連續空心板腹板垂直鉆眼，使梁上部結構分解分離，便于機械快速清除。

2.1.1墩柱炮眼布置

清美分離式橋墩柱采用雙薄壁式橋墩，截面尺寸1.5m（橫橋向）×0.95 m（縱橋向），1號墩柱高8.7 m，2號墩高6.7 m。炮眼布置距原地面50cm，炮眼設置兩排，鉆孔方向沿縱橋方向，炮眼直徑40mm，炮眼深度取L=2/3× B=0.67×0.95=0.63m，為了使藥包裝在柱子的中央，本次炮孔深度60cm。

第一排炮眼間距：橫向炮眼布置間距37.5cm，縱向高度布置間距40cm，炮眼數3個；第二排炮眼間距：橫向炮眼布置間距50cm，縱向高度布置間距40cm，炮眼數2個，此兩排炮眼沿墩柱高交錯布置，如圖3所示。

圖3　橋梁墩柱炮眼布置示意圖

2.1.2預應力混凝土連續空心板梁炮眼布置

橋梁上部結構為40#現澆變截面預應力砼連續空心板，橋面為30#鋼筋砼（共計厚度8cm）及現澆墻式護欄；梁板頂寬17m，底寬11m，腹板厚度為90cm、95cm，內芯模50cm，端部梁高1.2m，底板至路面總高度為1.28m；墩頂梁高1.8 m，底板至路面總高度為1.88m，梁板有8條腹板均布置預應力鋼束；橋梁第二跨橫跨高速公路，必須徹底炸毀，在封閉的時間內快速清除爆渣。

為了施工方便，在橋面垂直鉆孔。梁板第一跨、第三跨跨中布置2～3排炮孔；第二跨跨中及旁邊各布置兩排；1號墩、2墩墩頂梁板位置左右兩側分別布置2排炮眼，炮眼直徑40mm，鉆孔時在空心板腹板鉆眼，以免鉆至空心板內芯模，排距50cm，第一跨、第二跨、第三跨跨中炮眼深度80cm，1號墩、2墩墩頂梁板位置炮眼深度120cm，如圖4所示。

圖4　橋梁上部連續空心板梁炮眼布置示意圖

2.1.3橋梁爆破參數計算

根據表1，共鉆孔 274孔，鉆孔米數為222m，共計炸藥78kg，非電雷管610枚。

表1　橋梁爆破參數計算結果表

2.2裝藥結構

（1）裝藥設計：裝藥結構為底部連續裝藥，如圖5。

圖5　裝藥結構示意圖

（2）填塞設計：堵塞材料采用砂子或稍濕含細砂粘土。充填要求分層搗固密實，但應注意保護導爆管和連接腳線。

（3）鉆孔前認真對準炮孔布置點位，按實際情況，調整炮眼深度。裝藥前，要先檢查每個炮孔的深度，調整單孔炸藥量，注意起爆炸藥的安放位置；裝藥后，要嚴格檢查堵塞長度，根據檢查結果，適當增減用藥量；堵塞時，要注意選擇合格的堵塞材料，堵塞搗固不能用力過猛，嚴防雷管腳線被破壞；炸藥采用乳化炸藥，雷管采用毫秒電雷管。

2.3起爆順序與方法

采用秒差延期，網絡連接方式見圖6。每跨梁板及爆破截斷的截面（即每跨橋面炮眼之間排距）處均以一定的相隔時間差達到微差爆破，起爆順序的原則考慮渣堆倒方向位置，同時兼顧控制最大段別起爆藥量。

圖6　起爆順序與方法網絡示意圖

考慮到爆破雷管數目較多，以及快捷施工的方便，設計采用非電毫秒導爆管雷管第一系列長微差段別，確保網路安全、孔內延期，并保證鋼筋混疑土框架有充分時間的重力彎距解體過程，第一系列導爆管雷管的段別及延期時間，如表2。

表2　雷管段別及延期時間表

網路連接的基本原則是每孔內兩發導爆管雷管，將非電雷管用即發導爆管雷管連接成簇連的起爆網路。最后將雷管束用兩發瞬發雷管引爆，每束導爆管不超過15根。

本次爆破選用的雷管段別及延期時間如表3。

表3　本次爆破選用的雷管段別及延期時間

3　爆破安全驗算

爆破安全主要是控制飛石和爆破震動，周圍磚結構民房離爆破源最近距離50m，必須確保民房和人員的安全。

3.1爆破地震波效應

為防范爆破地震效應危害，對本次控制爆破工程微差爆破最大一段起爆藥量的允許值，按下式進行計算：式中，V——爆源附近建筑物對爆破震動速度的安全臨界值，取V=2cm/s；

R——建筑物離爆源中心的最小距離，取R=50m；

K——爆震波傳播介質的影響系數，一般取K=150；

K′——微差起爆減震系數，一般K′=0.5；

α——爆破地震波傳播衰減指數，取α=1.5。

代入計算得：

實際最大段用藥量34.8kg，遠小于88.9Kg，滿足震動安全要求。

3.2爆破震動安全拆除塌落震動安全驗算

對于建（構）筑物的爆破拆除有時塌落震動比爆破震動危害更大。對于建筑物塌落震動計算可按下式：

式中，m——沖出地面的解體構件質量，t；

g——重力加速度，9.8m/s2；K——衰減系數，K=3.37；

σ——地面介質的破壞應力，σ=10MPa；

h——落高，m；

R——觀測點至下落中心的距離，m；

A——衰減指數，-1.66。

橋梁震動驗算：橋梁的每個橋墩起爆時間是不同的，因此塌落震動速度可按一個橋墩進行計算，根據計算一個橋墩爆破后落地的總重約400t，橋質心塌落高度為10 m，安全距離按50m計，則有m=400t，h=10 m，R=50m，計算出V=0.5 cm/s，小于爆破震動波速安全臨界值V=2cm/ s；在安全允許范圍內。

通過計算，雖然爆破震動速度和塌落震動速度都在安全允許范圍內，但在爆破時，還應對周圍建（構）筑物進行現場監測。

4　結束語

清美分離式橋是在封閉高速公路的規定時間內完成爆破、清除墩、梁鋼筋混凝土渣堆，并恢復高速公路通行。施工中要考慮安全鉆孔，裝藥爆破，安全防護，爆破警戒，爆破后的現場檢查及清除等，做好人、材、機合理配置及施工計劃的安排，科學有序地展開控制拆除爆破。橋梁拆除采用“長微差起爆逐段解體爆破技術”，使其爆破瞬間應力互相作用，達到原位爆破坍塌解體破碎，橋梁炸毀坍塌后，機械快速清除，縮短拆除爆破工期，達到快速、可靠、安全、經濟效果，為類似情況橋梁拆除施工提供重要的參考。

［1］JTG/T F50－2011，公路橋涵施工技術規范［S］.北京：人民交通出版社，2011.

［2］羅根傳.橫跨高速公路車行天橋爆破拆除施工方案［J］.公路交通科技（應用技術版），2012（6）.

［3］吳忠杰，黃成岑，張本元.上跨運營高速公路天橋爆破拆除施工組織方法探討［J］.西部交通科技，2014（8）.