鐵路特大橋橋墩分段拆除爆破

宋 磊 蒙蘇利 仵謙增

（陜西紅旗民爆集團(tuán)股份有限公司 陜西寶雞 721013）

鐵路特大橋橋墩分段拆除爆破

宋 磊 蒙蘇利 仵謙增

（陜西紅旗民爆集團(tuán)股份有限公司 陜西寶雞 721013）

對(duì)于環(huán)境相對(duì)復(fù)雜的鋼筋混凝土橋墩進(jìn)行拆除，采用逐層淺孔爆破技術(shù)，通過精心設(shè)計(jì)爆破方案的最小抵抗線、炮孔間距、炮孔排距、炮孔深度、爆破單位體積用藥量和單孔裝藥量等參數(shù)；合理布置炮孔位置及裝藥結(jié)構(gòu)；輔于嚴(yán)格的鉆爆施工要求和周密的防護(hù)措施，定能在保障附近構(gòu)造物及設(shè)施安全的前提下完成橋墩拆除，取得理想的爆破效果。

橋墩 鋼筋混凝土 逐層爆破 安全防護(hù)

1 工程概況

1.1 施工環(huán)境

某鐵路運(yùn)煤專線跨河特大橋在建設(shè)過程中，由于各種原因，有一座橋墩傾斜度偏差超過技術(shù)規(guī)范要求，需要拆除重建。待爆橋墩位于河床邊緣，東西兩面30m處均有建成橋墩，西面河道內(nèi)10m處有架高5m的輸水廊道，南面15m處有架高12m的15kv高壓輸電線路，背面30m處有河流監(jiān)控室，爆破周邊環(huán)境如圖1所示。本次爆破拆除環(huán)境復(fù)雜，需要嚴(yán)加保護(hù)周圍構(gòu)建物和設(shè)施的安全。

圖1 橋墩周邊環(huán)境平面圖

1.2 橋墩結(jié)構(gòu)

橋墩高度56m（其中墩座高3m，墩身高53m），需要拆除上部40m，保留下部16m。墩身為橢圓形，底部長(zhǎng)軸11.8m、短軸9.6m、壁厚1.6m，頂部長(zhǎng)軸8.2m、短軸6.2m、壁厚0.8m。墩身下部6m為實(shí)心，以上空心。橋墩為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)外雙層鋼筋布網(wǎng)，內(nèi)層豎向布筋Ф25mm螺紋鋼，外層豎向布筋Ф28mm螺紋鋼，環(huán)向布筋均為Ф12mm螺紋鋼。

2 爆破拆除方案

2.1 方案選擇

復(fù)雜環(huán)境條件下的鋼筋混凝土橋墩爆破一般有原地坍塌、折疊爆破和定向倒塌三種方案。爆破方案的確定應(yīng)在認(rèn)真分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，結(jié)合質(zhì)量、工期及特殊要求綜合確定[1]。根據(jù)多年施工經(jīng)驗(yàn)和橋墩爆破施工實(shí)際情況及要求，本次橋墩爆破拆除可供選擇方案主要有逐層淺孔爆破和整體定向爆破倒塌兩種方案[2][3]。整體定向倒塌爆破沒有足夠的倒塌空間，且一次裝藥量大，爆破和坍塌飛石不易控制，為了保護(hù)周圍設(shè)施和降低爆破次生災(zāi)害，本著安全第一的方針，選用逐層爆破拆除方案比較合理，方案雖說增加了施工強(qiáng)度，延長(zhǎng)了施工時(shí)間，但與整體定向倒塌相比，單次爆破裝藥量較小，且飛石容易控制，具有更好的安全性。

2.2 爆破施工方案

逐層爆破拆除方案是利用手持式風(fēng)鉆在橋墩頂部鉆豎直孔，再利用淺孔爆破的方法將橋墩逐層拆除。爆破過程中只需將混凝土炸脫網(wǎng)即可，無需追究過度斷裂及拋扔。

施工過程中，用消防升降機(jī)，將人員運(yùn)送到橋墩頂部進(jìn)行鉆孔、裝藥、連線等作業(yè)，待爆破后，再用消防升降機(jī)將人員運(yùn)送到爆破部位，對(duì)爆破殘留體進(jìn)行清理，以此循環(huán)施工直至達(dá)到爆破施工要求保留部位。

2.3 爆破方案參數(shù)設(shè)計(jì)

一般鉆孔法爆破設(shè)計(jì)方案參數(shù)有：最小抵抗線w，炮孔間距a，炮孔排距b，炮孔深度l，爆破單位體積用藥量q以及單孔裝藥量Qi[4]等，橋墩逐層鉆孔爆破方案設(shè)計(jì)中應(yīng)仔細(xì)、嚴(yán)謹(jǐn)、多次反復(fù)推敲各項(xiàng)參數(shù)的選取和確定。

（1）最小抵抗線

最小抵抗線W是所有爆破工程設(shè)計(jì)中最基本的參數(shù)，在拆除爆破中，最小抵抗線W一般有爆破體的幾何形狀和尺寸所決定，同時(shí)，應(yīng)根據(jù)爆破體的材質(zhì)和要求破碎的塊度大小來調(diào)整。當(dāng)爆破對(duì)象為大體積的圬工，最小抵抗線W一般取（35～70）cm ，本次橋墩拆除爆破根據(jù)橋墩材質(zhì)和爆破安全要求，選取最小抵抗線W為（35～50）cm。

（2）炮孔間距a和炮孔排距b

拆除爆破時(shí)炮孔間距a和炮孔排距b是非常重要的爆破設(shè)計(jì)參數(shù)，本次爆破體為大面積圬工體，設(shè)計(jì)布置2排炮孔。為了獲得較好的爆破破碎效果，一般炮孔間距a均大于最小抵抗線w，本次爆破炮孔間距a取（40～55）cm，炮孔排距b取0.75a，即：b=0.75a=(3.0～4.125)cm。本次拆除橋墩采用逐層鉆孔爆破，隨著高度的下降，橋墩長(zhǎng)、短軸和壁厚均會(huì)發(fā)生變化，故最小抵抗線和炮孔間距與排距也應(yīng)相應(yīng)調(diào)整。

（3）炮孔直徑d和炮孔深度l

因選用手持式風(fēng)鉆，故炮孔直徑d在(38～44)mm之間。炮孔深度l也是影響拆除爆破效果的一個(gè)重要參數(shù)。合理的炮孔深度可以避免出現(xiàn)沖炮，使炸藥能量得到充分利用，減少飛石的產(chǎn)生，獲得良好的爆破效果。經(jīng)過多次試爆，結(jié)合工作效率和工期考慮，最后確定炮孔深度l=1.5m。

（4）單位炸藥消耗量q和單孔裝藥量Qi

單位炸藥消耗量q是爆破破碎或拋扔單位體積的用藥量，單位用藥量越大，炸的越碎，碎片拋扔越遠(yuǎn)，本次橋墩爆破距需要保護(hù)設(shè)施距離較近，不要求炸的過碎和拋扔過遠(yuǎn)。經(jīng)多次試驗(yàn)，最后確定單位炸藥消耗量q=700g/m3。單孔裝藥量Qi（以橋墩最頂層布孔爆破為例、a=0.4、b=0.3），Qi=qabH=0.7*0.4*0.3*1.5=126g。

（5）炮孔布置和分層裝藥

炮孔布置采用梅花形錯(cuò)位布孔，如圖2所示。本次橋墩逐層鉆孔爆破將藥包分為三層裝藥（仍以橋墩最頂層布孔爆破為例），上層藥包0.25Qi=31.5g，中層藥包0.35Qi=44.1g，下層藥包0.4 Qi=50g，每層藥包在孔內(nèi)用導(dǎo)爆索串聯(lián)，導(dǎo)爆索在孔口用雷管引爆，炮孔裝藥結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖2 炮孔布置示意圖

圖3 炮孔裝藥示意圖

2.4 爆破起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)

起爆器材選用毫秒延期導(dǎo)爆管雷管，采用逐排延期起爆技術(shù)，其段別為3、5兩個(gè)段位。內(nèi)排孔裝3段導(dǎo)爆管雷管；外排孔裝5段導(dǎo)爆管雷管。每20發(fā)導(dǎo)爆管雷管并聯(lián)為一束，用兩發(fā)瞬發(fā)電雷管引爆，最后把所有電雷管串聯(lián)引入起爆站。電雷管一定要嚴(yán)格篩選，用電阻值一致的雷管[5]，如圖4所示。

圖4 爆破網(wǎng)絡(luò)連接示意圖

3 安全防護(hù)措施

鋼筋混凝土構(gòu)件爆破拆除時(shí)，易引起飛石、振動(dòng)及沖擊波等方面的危害[6]，本次橋墩逐層拆除爆破，單次爆破用藥量較小，爆破振動(dòng)和沖擊波帶來的危害可以忽略不計(jì)，主要考慮爆破飛石對(duì)周圍構(gòu)建物的危害。引起飛石危害的因素主要有兩方面：一是炸藥爆炸本身引起的；二是構(gòu)建物觸地引起的。為了減小飛石對(duì)周圍需要保護(hù)構(gòu)建物的破壞，本次橋墩爆破采用三層防護(hù)手段，一是預(yù)先在爆破橋墩周圍15m范圍內(nèi)堆積一層厚0.5m的黃土，防止爆破破碎構(gòu)件觸地引起的飛石；二是在鉆孔爆破部位采用兩層草簾和一層爆破專用橡膠防護(hù)織網(wǎng)與三層尼龍網(wǎng)依次覆蓋防護(hù)，防止爆破飛石；三是在以橋墩垂直位置為中心的輸水廊道和高壓電線上方用鋼腳架和竹壩搭建30m長(zhǎng)的保護(hù)走廊[7]。

4 爆破注意事項(xiàng)

（1）布孔時(shí)，沿著緊挨雙層鋼筋網(wǎng)的內(nèi)側(cè)鉆孔，且內(nèi)側(cè)最小抵抗線應(yīng)略小于外側(cè)最小抵抗線。

（2）填塞時(shí)，填塞長(zhǎng)度應(yīng)大于最小抵抗線。

（3）炮孔四周防護(hù)時(shí)，不能采用鋼絲網(wǎng)，應(yīng)采用尼龍網(wǎng)，以防爆破時(shí)鋼絲網(wǎng)造成高壓電線短路。

5 爆破效果

經(jīng)過幾次試爆后，在調(diào)整到位的爆破參數(shù)下，進(jìn)行橋墩逐層爆破，可以取得良好的爆破效果。通過逐排起爆技術(shù)，周密的防護(hù)措施，合理的保護(hù)手段，定能控制爆破飛石對(duì)其他構(gòu)造物的影響。

[1]李本金,金正勇.超高薄壁橋墩爆破拆除[J].爆破,2013,1(30):86-89.

[2]謝先啟,賈永勝,羅啟軍等.42m高鐵路橋橋墩的爆破拆除[J].工程爆破,2009,1(15):63-65.

[3]袁岳琪,周洪文,萬里鵬等.復(fù)雜環(huán)境下32m高速公路橋墩定向爆破拆除[J].工程爆破,2012,3(18):56-58.

[4]汪旭光.爆破設(shè)計(jì)與施工[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2012:395-403.

[5]劉永波,宋磊,張錄峰.一座環(huán)境復(fù)雜磚混煙囪控制爆破拆除[J].天津化工,2015,2(29):57-60.

[6]GB6722-2014. 爆破安全規(guī)程[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2015.

[7]秦軍,徐金軍,董超等. 城市高架橋橋墩爆破飛石控制實(shí)驗(yàn)研究[J].爆破,2012,3(29):123-126.

Demolition Blasting of a Railway Bridge Pier

SONG Lei MENG Su-li WU Qian-zeng
(Shaanxi Hongqi Industrial Explosive Group co., Ltd Baoji Shanxi 721013 China)

To demolish the concrete bridge piers with relatively complex environment, the shallow hole blasting technology can be used. In the blasting scheme, the minimum resistance line, the hole spacing, the hole depth, the unit volume and single hole charge, etc. should be carefully designed. The hole position and the charge structure should be well displayed; strict drilling and blasting construction requirements and careful protection measures should be taken to complete the demolition of the bridge pier and achieve the desired effect of blasting under the premise of the security of structures and facilities nearby.

bridge pier reinforced concrete layer by layer blasting safety protection

A

1673-1816(2017)03-0026-04

2016-06-18

宋磊（1984-），男，河南商丘人，工程師，學(xué)士，研究方向工業(yè)炸藥及爆炸技術(shù)的研究。