橋梁粉碎性拆除爆破技術的應用

馬浩MA Hao

（中鐵二十五局集團第四工程有限公司，柳州 545007）

1 工程概況

待拆立交橋為14+27+14m 鋼筋混凝土無臺斜腿剛構橋梁，橋長55m，寬11.8m，距高速路面高6m，橋梁采用C30 混凝土澆筑。立交橋中間為變截面空心箱梁，箱梁寬度8.8m，高度1.05～1.7m；箱梁并排布置9 個直徑0.75m 的圓形空心箱，空心箱間隔混凝土厚度0.203m，箱頂厚度0.15m，箱底厚度0.15～0.73m。箱梁兩側為板梁，分別寬1.5m，厚0.1～0.35m。立交橋兩端為實心梁，分別長2.3m；斜腿支撐位置也為實心梁，分別長3.25m。橋面有4～18cm 厚的混凝土鋪裝。斜腿長6.5m，為實心鋼筋混凝土板，底部寬7.7m、厚0.8m，上部寬8.8m、厚1.2m。橋梁和斜腿縱向面筋和底筋均為φ28 鋼筋，側筋主要為φ14 和φ12 鋼筋，橫筋和護欄主要為φ8 鋼筋，鋼筋間距0.15～0.2m?；炷翗颂朇30。整橋計算重量約9.5t。（圖1、圖2）

圖1

圖2 斜腿剖面圖（單位：cm）

待拆除蘇橋互通式立交橋橫跨G72 泉州至南寧高速公路，現桂林往柳州方向半幅已經封閉改道；拆除立交橋東側為高速公路，東側179m 有一跨高速路天橋，227m 有廠區廠房；南東側101m 有廠區廠房，177m 有村莊民房；南側225m 為蘇橋收費站，174m 有民房；南西側112m 有某設備有限公司廠區廠房；西側277m 有一跨高速路天橋，332m 有高壓線塔；西北側147m 有永福福興磚廠廠房，203m 有項目部攪拌站，408m 有一變電站；北側303m和313m 有高壓線塔。平面布置見圖3，橋梁圖片見圖4。

圖4 待拆橋梁圖片

2 爆破技術設計

2.1 方案選擇

待拆橋梁下部為運行中的高速公路，必須保護好道路結構防止橋梁落地砸壞下部道路和周圍保護對象，并能快速恢復交通。方案選擇粉碎性拆除爆破，粉碎性爆破打眼多工程量大，但打眼不影響交通通行；粉碎性爆破機械破碎時間段，橋體解體垮落，不會對高速路面造成強烈沖擊。

2.2 爆破參數設計

2.2.1主梁、護欄炮孔參數

護欄高0.85m，上寬0.2m，下寬0.43m；箱梁空心段含鋪裝高1.16～1.8m，兩端橋頭實心段高1.1～1.2m，斜腿支撐處實心段高1.7～1.88m。各部分厚度不一，最小抵抗線W=0.1～0.94m。

因主梁、護欄各處厚度不一，且箱梁中有9 個并排的0.75m 直徑空心箱，在橫向斷面上根據混凝土位置布置炮孔，橫斷面上炮孔間距取a=0.25～0.953m。

以橫斷面作為排，根據以往類似項目經驗，且為了整齊布孔，縱向排距取b=0.45m。

在剖面上分①～⑤五種類型，各類炮孔深度、單孔炸藥量不相同。

各部分高度H 不等，炮孔深度L=H×2/3。

①類炮孔孔深L1=0.13m；

②類炮孔孔深L2=0.3m；

③類炮孔孔深L3=0.2m；

④、⑤類炮孔因箱梁高度變化，且有圓形空心箱影響，使上下較厚中間較薄，為了使炸藥能布置在混凝土較厚位置，④、⑤類炮孔應加深，但應確?？招南涠闻诳着c箱梁底保持不小于0.1～0.2m 的厚度，斜腿位置梁實心段炮孔與梁底保持不小于0.35m的厚度。

④類炮孔孔深L4=0.95～1.55m，實心段僅布置在上層，取L4=0.3m。

⑤類炮孔空心箱段孔深L5=1.05～1.6m，斜腿處實心段孔深L5=1.45m 和1.7m，橋頭實心段L5=1.2m，見圖5。

圖5 爆破炮孔參數示意圖

2.2.2斜腿炮孔參數

斜腿底寬7.7m、厚0.8m，上寬8.8m、厚1.2m，布孔位置厚B=0.84～1.1m 由下至上按排布置炮孔。

斜腿厚度B 從下至上逐步增加，炮孔深度隨厚度增加而增加，L=B×2/3=0.56～0.72m。

最小抵抗線W=B/2=0.42～0.55m。

炮孔間距a=（1～1.3）W，為便于布孔，取a=0.5～0.54m。

炮孔間距b=（0.6～1）a，為便于布孔，取a=0.5m。

見圖6。

圖6 斜腿炮孔布置圖

2.2.3藥量計算

2.2.3.1主梁、護欄藥量計算

因混凝土厚度不一，則用截面積和排距a=0.45m 計算一個截面上的所有炮孔裝藥量，由下式：

式中：

q—單位炸藥消耗量，取0.65～1kg/m3，實心段偏小值，空心段偏大值；

S—截面面積，空心段7.6～12.7m2、斜腿處實心段17.3m2、橋頭實心段11.6 m2；

a—孔距，0.45m。

根據炮孔截面計算裝藥量，空心段Q截=2.2～5.7kg，斜腿處實心段Q截=5～7.8kg，橋頭實心段Q截=3.4～5.2kg，為便于裝藥，按50g 作為單孔裝藥量增減數量。

①類炮孔單孔裝藥量Q1=50g；

②類炮孔單孔裝藥量Q2=100g；

③類炮孔單孔裝藥量Q3=100g；

④類炮孔間隔裝藥，因側邊較薄，底部減弱裝藥，單孔裝藥量Q4=底部藥量+上部藥量=（100～150）g+100g，實心段連續裝藥Q4=100g。

⑤類炮孔間隔裝藥，單孔裝藥量Q5=底部藥量+上部藥量=（150～300）g+100g，實心段連續裝藥，斜腿段Q5=600g，橋頭段Q5=350g。

2.2.3.2斜腿藥量計算

單位炸藥消耗量取q=0.95～1kg/m3；

單孔裝藥量Q=qabB=0.2～0.3kg，為便于裝藥，從下至上每3 排按50g 遞增。

2.2.3.3最大單段藥量計算

最大單段藥量位于主梁炮孔最深位置位于實心段位置，共5 排，每排⑤類炮孔8 個（實心段）、④類炮孔2 個（實心段）、③類炮孔2 個、②類炮孔2 個、①類炮孔2 個，則最大單段藥量Q單=600g×8 個+150g×2 個+100g×2 個+100g×2 個+50g×2 個=28kg。

2.2.4裝藥結構與填塞

護欄、板梁和實心梁采用連續裝藥結構，在藥柱中間位置裝置1 發數碼電子雷管進行起爆；空心梁段采用間隔裝藥結構，在底部藥包裝置1 發數碼電子雷管，中間采用炮泥間隔，同時采用導爆索將底部藥包和上部藥包連接進行起爆。

采用炮泥進行間隔和填塞，全部填塞至炮孔口。裝藥結構與填塞詳見圖7。

圖7 裝藥結構與填塞示意圖

2.2.5起爆網路

采用數碼電子雷管起爆網路，主梁每5 排炮孔作為一段，每個斜腿分2 個段，從南橋一側開始向北逐段起爆，段間延期時間30 毫秒（ms）。

因炮孔數較多，采用多臺起爆器聯合起爆，將全橋分6 個區域，每臺起爆器分別控制1 個區域，每臺起爆器控制的雷管數在400 發左右，每臺起爆器控制的雷管單獨夾入其獨立的起爆母線線路，將所有線路引出至起爆點，并分別接入對應的起爆器，然后將所有起爆器采用專用聯合起爆線連接，再采用1 臺起爆器進行總控制，形成該次爆破的數碼電子雷管起爆網路。

共需7 臺起爆器，其中6 臺進行起爆控制，1 臺作為總控制。（圖8、圖9）

圖8 起爆順序示意圖（ms 為毫秒）

圖9 聯合起爆網路示意圖

2.3 爆破安全檢算

2.3.1爆破震動

爆破震動經驗公式：

式中，R 為爆破振動安全距離（m）；Q 為單段起爆最大藥量（kg）；ν 為保護對象安全允許質點振速（cm/s）；K、α 為爆破點至保護對象間的地形、地質等條件有關的系數和衰減系數，可以通過現場試驗確定；在無試驗數據的條件下，可參考爆區類似巖性取值。根據上述《爆破安全規程》（GB6722-2014）規定、周邊地形地質和類似工程經驗，K取150，α 取1.5。

居民房屬一般民用建筑，爆破振動允許值為V=2.0～3.0cm/s，廠房、高壓線塔屬工業和商業建筑，為V=3.0～5.0cm/s，本工程根據最不利條件下按民房的最小值2.0cm/s進行驗算。

炸藥是分散在各個炮孔中，且爆破對象臨空面較多，且最大單段藥量在橋中間位置，當橋頭炸斷后，實際產生的爆破振動比驗算的要小。

最大單段藥量28kg 的爆破振動安全距離為54m，周邊最近的民房174m，最近的廠房101m，按設計進行施工時，產生的爆破振動不對周邊民房、廠房等造成損傷。

2.3.2塌落震動

根據塌落震動速度計算公式：

式中，Vt為橋梁塌落引起的地面震動速度（cm/s）；M為橋梁塌落的質量（t）；g 為橋梁塌落重力加速度（m/s2）；H為橋梁中心高度（m）；σ 為地面介質破壞強度（一般取10 MPa）；R 為保護對象至沖擊地面中心的距離（m）；Kt、β 均為衰減系數（Kt=3.37～4.09，β=-1.66～-1.80）。

選取最近的安全要求最高的民房計算，民房距橋梁倒塌距離位置R 取174 m；Kt取4；β 取-1.7；M 為橋梁質量9.5t；H 取6.0m；g 取9.8m/s2時，求得Vt=0.006cm/s。

塌落震動對附近居民樓影響不大，但需要保護原有高速路面，必須采取有效的減震措施，防止橋梁塌落砸壞高速路面。

2.3.3爆破個別飛散物

根據常用爆破個別飛散物計算公式：

式中，RF為計算的個別飛散物的安全距離（m）；n 為最大藥包的爆破作用指數，取1.0；w 為最小抵抗線0.94m；kF為安全系數，取1.5。

由上式計算得個別爆破飛散物的安全距離為28.2m，爆破拆除過程中應把人員和重要設備設施撤離危險區域。

3 爆破安全設計

3.1 近體防護

對橋梁的炮孔部位，主要采用覆蓋防護。具體做法是用2 層炮被覆蓋炮孔，防止炮渣沖飛過遠。

3.2 塌落防護

為防止橋梁倒塌時砸壞高速路面，必須對高速路面進行防護，防護區域為超車道、行車道、應急車道、中心隔離墩、水溝，水溝位置提前用鋼板覆蓋，再鋪設沙袋；防護區域超出橋兩側1m（即高速路縱向14m），底部先鋪一層舊地毯，上部鋪沙袋，沙袋鋪設厚度為0.9m，因中心有高1.2m 的隔離墩，墩位置沙袋加高至1.8m。（圖10、圖11）

圖11 高速公路路面防護立面圖

3.3 安全警戒

根據《爆破安全規程》GB6722-2014 和現場爆破拆除環境確定，以橋梁2 端往外側200m 范圍和橋梁2 側高速公路300m 范圍內為警戒點，區內人員全部撤離，高速公路與交通管理部門聯系臨時截停交通。見圖12。

圖12 警戒防護警戒圖

4 爆破實施

4.1 拆除爆破施工工藝流程

布置炮孔→鉆眼→裝藥→堵塞炮孔→網路連接→安全防護→安全警戒→起爆→爆后檢查→解除警戒→清理炮渣→恢復交通。

4.2 拆除施工前準備階段

4.2.1高速公路臨時改道

與高速公路交通管理部門協商，高速公路桂林往柳州方向半幅可提前改道，柳州往桂林方向可臨時截停，期間可經蘇橋收費站附近繞行。

4.2.2布設炮孔

根據設計方案將炮孔位置用油漆準確地標準在鉆孔位置。

4.2.3掌握天氣情況

在拆除施工前2 天準確掌握天氣情況，避免在5 級及以上大風和下雨天氣施工。

4.2.4按設計要求，在橋梁下部提前1 天布設好塌落減震措施。

4.3 鉆孔裝藥

4.3.1鉆孔

鉆孔時，鉆桿應指向橋梁混凝土面并垂直于混凝土表面，不得上下左右偏斜，要嚴格按設計要求鉆孔，鉆孔開口允許偏離水平距離不大于1～2cm，傾斜角度允許偏差不大于12°。孔深允許偏差-1～+2cm；對于鉆好的炮孔，需用風機清除孔內的粉塵，并逐個檢查驗收，做好驗收記錄，對孔深不符合要求的炮孔，應采取補救措施。

4.3.2裝藥

裝藥前對炸藥進行檢查，對雷管進行檢測，保證火工品材料為合格產品。炸藥裝藥用量按設計用量，起爆藥包計量準確。藥包加工要在安全地點，避開爆破器材存放處、民房、爆破作業地點等。裝藥和堵塞炮孔要用木棍推送，并用炮泥嚴密堵塞，達到設計長度，堵塞中注意不能破壞起爆網路，導致盲炮產生。

4.4 起爆網路聯網

采用數碼電子雷管起爆，網路采用分段微差毫秒起爆，網路連接在工作面的全部炮孔裝填完畢，無關人員全部撤至安全地點和近體防護之后進行，網路連接完畢必須檢查，避免有錯接、漏接、假接現象。

4.5 警戒

起爆前30 分鐘所有警戒人員到達警戒位置。

4.6 實施爆破

線路經過檢查完畢后，所有人員和重要機械設備撤出危險區，經安全防護人員再三確認安全后，由現場指揮員下達起爆令，方可起爆。

4.7 爆后檢查

橋梁爆破拆除應等到倒塌的橋梁和橋臺后部結構物或路基穩定后，方可進入現場檢查。

4.8 清理現場恢復交通

爆破結束并檢查完成后，及時清理炮渣，移除防護設施恢復交通。

5 爆破拆除效果

爆破塌落的炮渣大部份呈粉碎狀，對既有高速公路路面破壞小，在清理炮渣時不用二次解小，加快了炮渣的清理，為高速公路的恢復爭取了寶貴的時間。

6 結束語

①橋梁結構重，為避免拆除塌落震動對周圍建筑和高速路面的破壞，盡量減小塌落的塊度。②高速公路需要盡快恢復交通，減小炮渣清理的時間是恢復路面的關鍵，爆破時需要避免炮渣二次解小。③拆除爆破減小爆破塊度的關鍵是布設密集炮孔，巧妙設計起爆網路。