復雜環境下鋼筋混凝土雙曲拱橋的爆破

曾瑞庭,周鳳儀

（1.新化縣新程爆破有限公司， 湖南 新化縣 417600；2.湖南南嶺民爆工程有限公司， 湖南 長沙 410217）

1 工程概況

新化縣勝利大橋建于 1972年，橋梁全長209.66 m，全寬7.7 m。上部結構主橋跨為3×55 m(5肋4波)的鋼筋混凝土雙曲拱結構，肋梁加拱板高0.93 m，寬0.3 m。橋墩和橋臺用漿砌塊石砌成, 橋臺高2.7 m，寬8 m，厚2.0 m，橋墩高6 m，寬8 m，厚2 m。2014年12月該橋被評定為四類危橋。

該橋周圍環境復雜，南面9 m處有新建的大洋江大橋，西北30 m處有磚混結構商鋪樓，西橋頭北面10 m處有一飲用水井和水泵房。周圍環境見圖1和圖2。要求爆破時保證大洋江新橋和飲用水井的安全。

圖1 待爆破橋梁與新建橋橋梁

圖2 爆破橋梁與飲用水井

2 爆破設計

2.1 爆破難點

（1）新橋與飲用水井距離爆破點較近，必須嚴格控制單段爆破規模和起爆藥量。

（2）橋梁單跨質量約1600 t，若按常規的爆破方案實施爆破，塌落振動速度超標。

2.2 爆破方案

（1）每跨選2～3個爆破切口，既減少了單塊體的塌落質量，又使各塊體在塌落中互相碰撞，增大空中解體效果，減少塌落振動效應。

（2）只炸上部結構，橋墩不炸，靠上部結構的推力將砌體結構橋墩推倒或推裂，既減小了爆破規模，又利用上部結構推倒（裂）橋墩過程的緩沖作用增大上部結構的空中解體效果和減少塌落振動效應。

（3）選擇導爆管雷管延時起爆網路，自西向東逐次起爆，利用堆砌的緩沖墊層，使橋梁上部結構的第一觸地點的高度不超過3 m。

（4）對墩上立墻與肋上立墻只做適度松動，增大橋梁上部結構的空中解體效果。

2.3 爆破參數

爆破參數設計見表1。

2.4 起爆網路設計

孔內均裝HS2導爆管雷管，過橋雷管均用MS1導爆管雷管，橋面接力傳爆雷管同跨切口間用MS5，跨間用 MS10。孔內雷管、過橋雷管、橋面接力雷管及延時時間見圖3。

表1 拱肋爆破參數

圖3 孔內雷管、過橋雷管、橋面接力雷管及延時時間

3 爆破安全設計

3.1 爆破安全計算

爆破振動速度按下式計算：

式中： K為與介質和爆破條件因素有關的系數，根據《工程爆破理論與技術2004》，取K=32.1；Q為一次單段最大藥量，本爆破為3 kg；R為爆源藥包幾何中心至保護物的距離，即橋寬的一半+橋邊緣到保護目標的距離，距飲水井 13.35 m；距商鋪33.35 m，距大洋江新橋12.35 m。α為衰減指數，根據《工程爆破理論與技術2004》，取α=1.57。

爆破振動速度計算結果見2。

表2 爆破振動計算結果

塌落振動速度按下式計算：

式中： Vt為橋梁構件塌落引起的地面振動速度，cm/s；M為橋梁塌落塊體的質量，西起第一跨塌落塊的質量約為800 t，第二、第三跨塌落塊的質量約為1600 t； Hz為第一塌落塊體的高度，西起第一跨塌落塊的高度約為3 m，第二、第三跨塌落塊的高度約為 10 m；σ為地面介質的強度，一般取10 MPa；R為塌落塊體幾何中心至保護物的距離,即橋寬的一半+橋邊緣到保護目標的距離，距飲水井13.35 m、距商鋪33.35 m、距大洋江新橋12.35 m；g為重力加速度，m/s2；Kt為系數，綜合考慮，取Kt=0.6；β為衰減指數，β=1.66。

橋梁塌落振動計算結果見3。

表3 塌落振動計算結果

爆破飛石距離計算：

3.2 安全防護措施

（1）在炮孔孔口壓沙袋，再在其上覆蓋廢舊膠帶進行貼身防護。

（2）從橋面垂吊雙層工程防護網對切口部位進行近體防護。

（3）在西起第一跨塌落的第一著地點鋪設緩沖墊層，墊層上表面距離切口肋梁下沿的高度不大于3 m。

4 爆破效果與體會

4.1 爆破效果

于2017年5月5日下午3時起爆，橋梁按設計由西至東逐跨塌落，解體成大小不等的塊體，見圖 4。爆破無飛石，爆破振動與塌落振動實測值見表4。爆破取得圓滿成功。

圖4 橋梁爆后解體

4.2 幾點體會

（1）爆破效果表明，爆破參數設計合理,安全措施有效。

表4 振動監測成果表

（2） 每跨選 2～3個爆破切口，使各塊體在塌落中互相碰撞，增大空中解體效果，減少塌落振動效應。

（3）只炸上部結構，橋墩不炸，靠上部結構的推力將砌體結構橋墩推裂，推裂橋墩過程的緩沖作用對降低塌落振動有一定的作用。

（4）減震堤的設置對塌落振動起到了很好的緩沖衰減作用。

（5）通過比較塌落振動的計算值與實測值可以看出，塌落振動系數Kt按面質量+減震堤的條件來取值比較符合實際。