上跨高速公路無鉸拱橋控制爆破拆除

程浩倫， 鄒新寬， 趙 軍， 張繼春， 李鵬川

(1. 中鐵二局集團成都新技術爆破工程有限公司， 成都 610031； 2. 西南交通大學 土木工程學院， 成都 610031)

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上跨高速公路無鉸拱橋控制爆破拆除

程浩倫1， 鄒新寬2， 趙 軍1， 張繼春2， 李鵬川2

(1. 中鐵二局集團成都新技術爆破工程有限公司， 成都 610031； 2. 西南交通大學 土木工程學院， 成都 610031)

摘要：介紹了蘭海高速公路廣元至南充段K119+429上跨鋼筋混凝土無鉸拱橋爆破拆除案例，為實現橋體充分解體，并確保下部高速公路結構完整及實現高速公路的快速暢通。根據橋梁結構特點及要求，采取橋梁拱圈及橫墻爆破解體的原地坍塌拆除方案。在關鍵受力部位拱圈上設置8個爆破切口，拱腳處切口長度為1.92m，其余切口長度為3.02m～3.15m；兩側邊跨橫墻上對稱設置6個爆破切口，切口長度依次為8.75m、3m和2m。橋梁正下方沿橋縱向鋪設4.5mm厚度鋼板，中央隔離帶位置鋼板鋪設厚度9.0mm，鋼板上部鋪設厚度為2m的砂土墊層。在精細的施工組織和嚴密的安全防護措施下，取得了理想的爆破效果，可為類似工程提供參考。

關鍵詞：高速公路； 無鉸拱橋； 原地坍塌； 控制爆破； 爆破拆除中圖分類號：TD235； TU746.5

文獻標識碼：A

doi：10.3969/j.issn.1006-7051.2016.02.017

1引 言

受地質災害或前期設計承載能力不足等因素影響，部分跨線橋梁常易出現病害，為避免其危及人身安全，大多需拆除改建。近年來，我國已采取控制爆破方法安全、高效、順利的拆除了大量混凝土橋梁工程，并積累了豐富施工經驗〔1-4〕。然而，對于上跨運營高速公路無鉸拱橋拆除爆破技術卻少有提及，且對如何在極短時間內處理拆除爆破產生的渣土以保證高速公路快速恢復的文獻更是鮮有報道。

跨線橋梁拆除爆破的關鍵是爆破技術和公路路面的防護，確保橋梁的順利充分解體并避免高速公路路面及相關附屬設施受損是保障跨線橋梁拆除爆破優質、高效的前提。結合工程實例，詳細闡述上跨運營高速公路無鉸拱橋拆除爆破技術，分析爆破切口形式、孔網參數、起爆順序和防護措施對爆破效果的影響。該橋梁拆除工程總施工工期20天，高速公路交通流全封閉8小時，比預計工期提前了10天，實現了高速公路路面無損壞、線纜無損傷和快速通車的預期目標。

2工程概況

擬拆除橋梁位于蘭海高速公路廣元至南充段K119+429里程處，為一座東西走向的分離式立交上跨橋。其凈跨為50m，矢跨比為1/6，橋下凈空大于20m。拱圈、橫墻分別為C40、C30鋼筋混凝土矩形實心截面，拱圈橫斷面為300cm×120cm，橫墻橫斷面為280cm×60cm。橋面行車道鋪裝采用C30混凝土預制板，兩側澆注有0.5m寬的防撞護欄。拱圈和橫墻采用HRB335和R235鋼筋配置，拱圈頂面、底面和兩側保護層厚度分別為5.3cm、5.0cm，拱圈頂面、底面主筋為間距20cm×14.5cm的Ф22Ⅱ級鋼筋，兩側縱筋為7cm×15.63cm間距Ф12Ⅱ級鋼筋。橋梁全景如圖1所示。

圖1　橋梁結構Fig.1　Bridge structure

受地質滑坡影響，該橋拱圈已形成貫穿開裂縫，經鑒定為Ⅴ類危橋。平行橋體以北50m處有一座過水天橋，橋體西側及南側約30m范圍有架空輸電線路，橋臺兩側有磚木、磚混等結構的民房建筑，最小距離為65m。根據《爆破安全規程》(GB 6722-2014)〔5〕，此拆除爆破工程屬于A級拆除爆破。爆破環境如圖1、圖2所示。

圖2　周圍環境示意圖 Fig.2　Schematic diagram of the surroundings

3爆破方案設計

3.1總體方案

據上述分析，該橋梁計劃實行控制爆破與機械破碎相互結合的總體拆除方案，即實施原地坍塌的控制爆破技術使橋梁主體塌落于地面，再用機械進行二次破碎解體。主要包括：在作業前拆除破碎欄桿等安全隱患；按爆破技術設計實施爆破作業；采用交通流管制措施，進行交替分流和封閉管制；對橋梁主體采取圍擋封閉防護措施，避免作業時威脅到高速公路通行安全；對橋梁縱向兩側10m范圍的高速公路路面，特別是中央隔離帶進行土墊層保護；需要在最短的時間內清理完約3 000m3的渣土，必須周密組織人員、車輛和機械設備的調度，精心施工。

3.2爆破切口

結合橋梁的結構特點，縱向沿橋梁的拱圈布置有8個爆破切口。其中，橋梁的橫墻共計布置有6個爆破切口，以實現橋梁整體失穩、原地坍塌的效果；同時能減小爆破體的尺寸，避免殘渣坍塌對高速路面的傷害。爆破切口布置見圖3。

圖3　爆破切口和起爆網路 Fig.3　Blasting cuts and initiation network

3.3爆破參數

炮孔直徑為40mm，炸藥單耗按照經驗取值，以達到鋼筋混凝土粉碎、剝離效果。最小抵抗線取偏小值以防止鋼筋混凝土未充分破碎解體產生夾持影響。拱圈與橫墻的爆破參數如表1所示，其布孔形式如圖4所示。

爆破使用炸藥藥卷直徑為32mm的乳化炸藥，每卷藥150g，炮孔未裝藥部分全部用炮泥填塞。非電毫秒雷管延時起爆。

表1　拱圈與橫墻爆破參數

圖4　炮孔布置及裝藥結構圖Fig.4　Arrangement and charge structure of blastholes

3.4起爆網路

為減小爆破振動值和橋梁整體塌落形成的觸地振動值，采取孔內延時爆破，用MS1(70個)、MS5(100個)、MS7(105個)、MS9(84個)、MS11(170個)共5個段別實現延時起爆(圖3)。采用雙復式交叉簇聯起爆網路，即在每個藥包內放置兩個導爆管雷管，將引出孔外的導爆管分開并各自分組簇聯在兩發導爆管雷管上，再將各組的兩發導爆管雷管組成交叉復式網路連接到起爆點，確保網路的準爆。

4爆破安全及防護措施

4.1爆破振動允許速度

炸藥爆炸引起的爆破振動安全允許速度公式可表達為〔6〕：

v1=K1·K2(Q1/3/R)α

(1)

式中：K1、α為與地形、地質條件有關的系數和衰減指數，取K1=130、α=1.8；K2為與爆破方式有關的修正系數，取K2=0.5。

拆除爆破時塌落體的觸地沖擊振動可按下式進行計算〔7〕:

v2=0.08(I1/3/R′)1.67

(2)

采用毫秒延時起爆技術。其中，最大一段(MS5)裝藥量為47kg，爆源距被保護建筑物的最小安全距離R為27m。根據式(1)計算得v1=1.74cm/s，滿足《爆破安全規程》(GB 6722-2014)中規定的一般民用建筑安全允許質點振動速度規定。同時，根據式(2)取塌落體為單跨橋體，質量為1200kg，計算得到距橋27m處的觸地振動速度僅為0.3cm/s，同樣滿足相關要求。

拆除爆破現場，在距離橋27m電力線路桿塔處振動測試儀器所測得實際振動速度峰值僅為0.11cm/s，距橋65m居民房屋的振動測振儀器未觸發，其值小于0.05cm/s。監測結果遠小于相關要求，確保了該橋梁拆除爆破時周圍主要構筑物的振動安全。

4.2高速公路路面及中央隔離帶防護

為確保塌落混凝土渣不對高速公路路面造成損傷，在橋梁正下方路面上，先鋪設4.5mm厚的鋼板，鋼板與鋼板搭接，在鋼板上鋪墊200cm厚的沙土，防止觸地飛濺石塊。在采取墊層防護措施基礎上，中央隔離帶鋪設鋼板厚度增大到9mm，并在上面鋪設木板后再間隔鋪設沙土防護。布設范圍為中央分隔帶溝槽外側1m，沿高速路中線在橋寬度外5m，以保證溝內各種通信線路的安全。

5爆破效果

爆破后橋梁塊體完全塌落于下面堆填的砂土上，爆破切口區全部斷裂，鋼筋、混凝土充分解體，說明炸藥單耗選擇合理。橋梁解體塌落后的高度約3m，有利于機械破碎與清運，如圖5所示。

圖5　爆破效果Fig.5　Blasting effect

民房處的實測最大振動速度僅為0.11cm/s，爆破飛石控制在10m范圍內；爆破渣土清理完畢后，路面結構完好，中央隔離帶各通信線路運行正常，拆除爆破達到了預期目的。

參考文獻(References)：

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Safety regulations for blasting GB 6722-2014[S]. Beijing: China Standards Press, 2014.

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WANG Xu-guang,YU Ya-lun. Theory and engineering practice of demolition blasting[M]. Beijing:China Commuications Press,2008.

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WANG Xu-guang. Blasting design and construction[M]. Beijing:Metallurgical Industry Press,2011:392-487.

Controlling blasting demolition of hingeless arch bridge overpass highway

CHENG Hao-lun1， ZOU Xin-kuan2， ZHAO Jun1， ZHANG Ji-chun2， LI Peng-chuan2

(1. New Technique Blasting Company of China Railway No.2 Engineering Group Corporation, Chengdu 610031, China；2. School of Civil Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China)

ABSTRACT：The demolition blasting of reinforced concrete hingeless arch bridge overpass the Guangyuan-Nanchong section of Lanzhou-Haikou National Highway at K119 + 429 was introduced. It was required to be collapsed completely and disintegrated fully. Furthermore, the high way need to be protected and be open to the traffic quickly. According to the bridge structure and demolition requirements, demolition plan of arc ring, cross wall blasting and vertical collapse were implemented. Eight blasting cuts were arranged on the arch ring and the length at arch feet was 1.92m and others were 3.02m～3.15m.Six symmetry blasting cuts were arranged on both sides of cross wall and the length of blasting cuts were 8.75m, 3m and 2m respectively. They were from the side to the center. 4.5mm thick steel plates were layered along the longitudinal direction of bridge. Steel plates on the center isolation bound were 9.0mm. 2m height sandy soil were layered on the steel plates.With fine organization and strict safety measures, the ideal blasting effect was achieved. It could provide a reference for the similar projects.

KEY WORDS:Highway; Hingeless arch bridge; Vertical collapse; Cotrolling blasting; Blasting demolition

文章編號：1006-7051(2016)02-0077-03

收稿日期：2015-11-25

作者簡介：程浩倫(1983-)，男，工程師，從事工程爆破技術與施工管理研究。E-mail：alun.cheng@qq.com