大橋爆破拆除方案探究

王磊+孫欣

摘 要：原長沙湘江南大橋為一座病害嚴重的危橋，上部為預應力混凝土連續箱粱結構。本文在綜合考慮工期、成本及拆除安全、爆破參數的計算分析等情況后，最終選擇了爆破拆除方案并使拆除施工取得了成功，驗證了爆破拆除方法的可行性，為今后橋梁拆除施工提供了寶貴的經驗。

關鍵詞：湘江南大橋 拆除 爆破

1.工程概況

湘江南大橋跨越湘江，橋寬24m，因原建的老橋設計荷載、設計水位偏低，橋梁寬度也不能滿足地區和道路本身規劃要求，而且現病害嚴重，不能長久使用，因此決定拆除重建。重建橋梁分為三部分：先施工東、西輔橋，待輔橋施工完通車后進行原主橋的拆除；原主橋拆除后進行新主橋的施工。已施工完東西輔橋后原主橋與輔橋關系橫斷面如圖1所示。

1.1施工環境及拆除施工特點

本橋位于湘江下游，橋址處河床平坦，第四系沖積物厚度較薄，橋位地層主要有第四系人工堆積物、河流沖積物（亞黏土、細砂、圓礫）組成。最大洪水發生在4～8月，且主要集中在4月下旬至6月；10月至第二年2月為枯水期。一般水位30～32m、最低枯水位為23～26m。河道為Ⅵ級航道，枯水期極端低水位時水深1m左右，通航困難。

橋位兩側為新修建的輔橋，橋面凈距為2m，橋墩之間凈距為8.48m，兩橋平行且墩位對應。東側（上游）距京廣鐵路上行線跨湘江南大橋凈距約68m；河兩岸上下游均有居民房屋；北橋頭以北約80m有一座寬50m的三跨連續箱梁橋。兩岸居住人口較密集，橋上交通較繁忙，人員流動頻繁。

1.2老橋結構

老橋全長200m，寬26m，為雙幅預應力鋼筋混凝土連續箱梁橋，單幅寬13m。

老橋上部結構箱梁單幅底板寬 5.6m，頂板寬12.6m，梁高為2.2m（箱梁中心線處）；在支點位置處設置橫隔板。箱梁一般橫斷面如圖2所示，下部結構橋墩鋼筋混凝土墩帽，薄壁墩身，墩帽頂橫橋向寬度為7.6m，順橋向寬度為2.7m。墩身橫橋向寬度為4.1m，順橋向厚度為1.6m，橋墩基礎分為擴大基礎和樁基礎兩種。

1.3拆除要求及特點

（1）上部結構拆除前應對橋上及橋下管線進行遷移，保證管線通暢。

（2）橋梁拆除時應保證河道通航和行洪，盡量減少河道封航時間。

（3）拆除過程中要保證已建成的東、西輔橋的安全。

（4）拆除雜物需運出現場，不得堆放在橋下，影響行洪和通航。

2.老橋拆除方案

2.1方案比選

根據老橋的特點以及拆除施工環境和拆除要求，確定拆除方案前對以下幾種方案進行了比較和分析。

2.1.1幾種拆除方案說明

①方案一：采用頂推拆除的方法

采用反向頂推方法將梁段頂推至北岸采用分段破碎進行拆除，箱梁頂推離開橋墩后直接將破碎機停至墩位旁將橋墩破碎拆除。

②方案二：箱梁采用分段切割吊裝拆除的方法在老橋梁面上縱向拼裝吊裝支架，并安裝吊裝落梁設備。單跨箱梁分段利用專用線切割機切割吊裝拆除，將梁段落于岸灘或水中船舶上，岸灘上梁體用破碎機直接鑿碎后汽運至指定地點棄放，落于水中船舶上梁段再切割成小塊吊裝運輸至指定地點進行破碎。

③方案三：爆破拆除

定向爆破下部結構，下部按照指定的方向傾倒于河床上后，在河床上再對傾倒的結構進行破碎解體拆除。

2.1.2方案比較

對以上三種拆除方案的優缺點比較如表1。

2.1.3方案選定

通過上述三種拆除施工方案比選，考慮拆除時間正值枯水期，水位極低，河道基本無法通航，同時在參照其他橋梁和城市建筑物成功拆除經驗、論證爆破拆除可行性的條件下，最終決定采用爆破拆除的方法。

爆破拆除方法總體概述：爆破橋墩，使上部結構垮塌于河床上后在河床上再對梁體和墩身進行破碎解體拆除。為了降低爆破震動和上部結構落地時的震動，爆破施工按照松動爆破、依次逐跨倒塌的方式進行，爆破設計時采用多段延時起爆技術，按預定的順序逐座橋墩起爆再在河床上進行解體破碎清理。

3.定向爆破施工技術3.1預處理

根據結構特點及周圍環境，在距離樁頂面1.5m采用YT-28氣腿式鉆巖機鉆孔，使砼和鋼筋分離并擴大鉆孔，切割部分鋼筋，爆破時使混凝土脫離鋼筋，鋼筋屈服失穩的速度加快，降低堆積物的高度。

3.2爆破參數設計

3.2.1定向爆破參數設計

①爆破部位：在墩身根部鉆爆破孔、裝藥，待墩身部分爆破完成后再處理墩身以下部分。

②炮孔參數設計：最小抵抗線（W）取0.4m，炮孔直徑（d）選擇直徑40mm的鉆頭鉆鑿炮孔，鉆孔深度（l）取l為1.2m，孔距取 45cm，排距取45cm，單排孔數（n）8個，排數10排，孔數80個。

③單孔裝藥個數2個。

3.2.2裝藥量計算

以1號橋墩為例，取單孔裝藥量Q=0.45kg；單柱裝藥量為36.0kg。

其定向爆破時橋墩爆破參數見表2。

3.2.3起爆網絡設計

導爆管起爆和電起爆相結合，采用多段延時起爆技術，一次性同時點火，使上部結構向岸邊逐跨倒塌，起爆順序根據1號橋墩→2號橋墩→5號橋墩→4號橋墩→3號橋墩依次起爆，延期時間間隔見表3。具體做法為：孔內為非電導爆管毫秒延期1段、3段和5段雷管，網路連接采用大把抓，每三豎排炮孔的非電導爆管為一把，每把用兩發瞬發電雷管反向連接，電雷管用串聯方法連接到起爆器上，連線導通后合閘起爆.

3.3墩身和基礎爆破參數設計

炮孔排列方式采用多排孔相結合的布孔方式，采用多排孔時炮孔成梅花形布置。

（1）爆破參數如下：炮孔直徑為40mm。炸藥選用2#巖石硝銨炸藥或乳化炸藥，藥卷直徑為32mm；炮孔深度為臺階高度；最小抵抗線0.6m；炮孔間距1.0m；列距1m；單孔裝藥量1.0kg。

（2）裝藥和填塞

裝藥：裝藥前先要驗孔，裝藥結構見圖3。

填塞：填塞長度0.6m。

（3）延期時間和爆破網絡

在保證安全情況下盡可能采用微差爆破，相鄰段微差時間間隔50～75ms為宜；可采用電爆網絡或導爆管起爆網絡的起爆方式。

電點火線路必需使用同廠、同批、同橋絲的電雷管。電雷管誤差值康銅橋絲為0.3Ω，鎳鉻橋絲為0.8Ω。使用專用歐姆表檢測電雷管和電點火線路。

3.4爆破結果

經過精心爆破設計和現場操作，老橋爆破拆除施工安全順利完成，橋墩爆破過程和梁體倒塌完全按照設計進行，箱梁垂直落于河床上。爆破對兩側輔橋和周圍建筑物造成影響。

4.爆破安全校核及安全防護措施

4.1安全距離計算

（1）爆破振動速度安全允許距離計算

V—安全允許振動速度，V=2～3cm/s，取2cm/s

K—相關系數，k取250

K′—相關系數，K′取0.50

Q′—單響最大藥量，Q′=2.52kg

R—爆點中心至最近保護物距離

a—相關系數，a=1.5-2.0，取2.0

經計算，具體如表4。

（2）爆破沖擊波安全允許距離

爆破時必須采取防護措施。安全防護措施主要采用近體防護與間接防護相結合，裝藥完成后被爆破橋墩要用多層稻草、鋼絲網和彩條布直接緊貼防護，在離橋墩2～2.5m處用腳手架和竹夾板搭設防護墻進行間接遮擋防護，防護墻高6m，采用切實有效的防護措施后爆破飛石可控制在50m以內。

4.2爆破震動速度校核

一般磚房、非抗震的大型砌建筑物，安全允許振速為2.0～3.0cm/s；

鋼筋混凝土結構房屋，安全允許振速為3.0～5.0cm/s。

本方案取不同距離校核振速，如表5所示。經計算對兩側橋墩的爆破振動V=2.55cm/s，小于規程的要求，無安全影響。

4.3塌落震動的防護

將整跨箱梁下方地面上鋪墊1.5～2.0m黃土后加稻草，保持松散狀態，作為箱梁落地過程中的緩沖層可減少振動的影響。

5.結束語

綜上所述，湘江南大橋的拆除施工涉及到東西輔橋及鐵路橋的安全問題，施工難度較大，但是經過施工單位多次驗算及討論后確定了爆破拆除的施工方案，拆除工作獲得圓滿成功，為今后的類似施工提供了寶貴的經驗。

參考文獻：

[1]GB6722-2003.爆破安全規程[S].北京：中國標準出版社，2013.

[2]交通部第一公路工程總公司.公路施工手冊：橋涵（下冊）[M].北京：人民交通出版社，2000.