爆破與機械拆除技術在下承式預應力混凝土系桿拱橋拆除中的應用

董志遠， 陳 磊， 全學軍

（浙江省交通運輸科學研究院，浙江 杭州 311305）

下承式預應力混凝土系桿拱橋結構是由拱肋、吊桿、系桿和橋面梁板等協同工作的結構體系，該體系為外部靜定，內部多次超靜定，對自身穩定性要求高[1]。與新建橋梁相反，橋梁拆除是一個逐步破壞受力體系的過程[2]。對于拱橋這種受力復雜的橋梁，傳統逆序拆除可能因結構失穩而發生坍塌事故，因而多采用機械拆除或者爆破拆除[3]。

1 工程概況

臺州市路澤太一級公路跨機場迎賓大道高架橋為雙線分開的各二車道公路橋，全橋分為北側10跨、南側9跨跨徑20 m引橋以及中間單跨60 m主橋。主橋上部結構為下承式預應力混凝土系桿拱，計算跨徑為60 m，拱軸線為二次拋物線，拱軸線方程為y=4fx/L-，計算矢高12 m，矢跨比為1∶5，縱梁、拱肋均采用160 cm×100 cm矩形實心梁，全橋共12對吊桿，吊桿采用OVMDS5-61拱吊桿專用拉索體系，橋墩采用雙墩式方柱墩，邊長1.4 m，樁基接承臺結構。引橋上部結構為后張法預應力空心板梁，橋墩采用雙柱式圓柱墩，直徑1.0 m。

因臺州市路澤太一級公路擴建需要，對高架橋進行拆除。

2 難點分析

1）橋梁周邊環境復雜，拆除影響大。橋梁下方及周邊存在天然氣、自來水、通訊光纜、軍用管線、高壓鐵塔等種類繁多且復雜的管線，附近還存在民房、在建工地、廠房等。爆破拆除時，爆破振動、爆破飛石和爆破沖擊波會對周邊的建（構）筑物造成較大影響。

2）拆除工程量大。總計需要爆破拆除引橋44根圓柱墩、主橋8根方柱墩，鉆孔裝藥工作量大，爆破拆除后還需要大量的機械鑿除施工。

3 拆除工藝

為減少封閉交通的時間，簡化拆除工序，采用淺孔水平孔爆破原地破碎坍塌的拆除方式，即整體一次性爆破拆除主橋、引橋墩柱，使橋梁整體自主橋分別逐跨向南、北兩側倒塌，然后采用機械原地拆除回收利用。見圖1。

圖1 橋梁爆破拆除工程流程

3.1 拆橋預處理

為方便爆破拆除施工，保證橋梁能夠整體坍落，便于后續的機械破碎拆除，需要進行預處理，即爆破拆除前先拆除橋面路燈、水管、電纜線、濕接縫、防護欄等橋面系和附屬結構以及主橋橋墩間連系梁等。

3.2 爆破拆除

3.2.1 爆破參數設計

1）引橋橋墩。孔位水平布置，孔徑均為42 mm，從下而上單孔布置；最小抵抗線0.5 m；炮孔深度0.75 m；最底兩孔炸藥單耗量1 800 g/m3，其他孔為每上升兩排降低炸藥單耗200 g/m3；堵塞長度0.30 m；單孔裝藥量0.45 kg，裝藥長度0.45 m。見圖2。

圖2 引橋各墩炮孔布置和裝藥

2）主橋橋墩。每根墩柱從地面起至橫梁底部4.0 m段沿垂直中心線每排布置2孔；最小抵抗線0.46 m；炮孔深度1.10 m；最底兩孔炸藥單耗1 800 g/m3，其他孔為每上升兩排降低炸藥單耗200 g/m3；炮孔間距0.46 m；堵塞長度0.4 m；單孔裝藥量0.7 kg，單孔裝藥長度0.7 m。見圖3。

圖3 主橋各墩炮孔布置和裝藥

3.2.2 爆破裝藥結構

全部采用直徑32 mm的乳化炸藥，炮孔底部集中裝藥，采用連接裝藥結構，優質炮泥封堵。

3.2.3 爆破網路

為了避免雜散電流、射頻電流和感應電流對爆破網路的影響，采用非電塑料導爆管雷管起爆網路；孔內裝雙發導爆管雷管，墩柱之間的爆破網路采用低段位毫秒延期塑料導爆管雷管接力起爆。孔外把單個墩柱爆破范圍的單孔2根導爆管分別抓成2把，然后用設計的延期雷管接力，連成復式起爆網路；最后用導爆管引至起爆站（正副兩組）由脈沖起爆器引爆。在正式爆破前對起爆網路進行試爆。

3.3 機械拆除

墩柱全部爆破拆除后，橋梁將整體坍落在路面上，待確定安全后，同時使用4臺炮錘進行南北側兩跨引橋解小處理并清運至指定地點進行二次破碎拆除，以盡快恢復東西向通車，緩解交通壓力，然后同時向南北兩側鑿除破碎剩余引橋。

主橋采用自上而下、由內而外的拆除順序：吊桿拆除→拱肋及風撐拆除→上部結構拆除→下部結構拆除。

吊桿拆除整體遵循由外向內，左右對稱拆除的原則，按照原來施工吊桿張拉的反順序進行，先在吊桿底端用氣割破除外側鋼管，鑿除鋼管與波紋管之間的細石混凝土及波紋管內的水泥漿，再用氣割將預應力鋼絞線束切斷，緩慢釋放預應力，用同樣的方法在吊桿頂端將其切斷并移走。

拱肋采用長臂炮錘對內拱圈端頭部分進行鑿除，同時用纜風繩拉住拱圈，防止其向外側傾倒，待拱肋整體倒塌后，再用炮錘對拱肋及風撐進行鑿除。

墩柱采用破碎錘和風鎬鑿除立柱混凝土保護層，露出主筋，采用氧氣將主筋切除并清運至統一地點。

4 安全防護措施

爆破前，沿橋梁對地面投影后往外延伸5.5 m設置混凝土預制塊加彩鋼瓦的圍擋結構進行全封閉，設立爆破安全警戒區并設專人值守，爆破前30 min將人員疏散情況匯報至爆破指揮中心，確認無誤后方可起爆。

4.1 飛石防護措施

1）直接防護，每個爆破墩柱裝藥堵塞后，爆破體段采用潮濕棉被+鋼絲網+16U形卡扣作為近體防護。

2）距離民房80 m內3個墩柱、鐵塔附近3個墩柱在距離爆破體1 m處采用廢舊輪胎砌筑2～3 m高的防護墻；既可防護爆破飛石，又可對橋梁板落地起到緩沖作用。

3）在拆除橋兩側掛密目網4層，以防飛石，同時作為隔離屏障。

4）在離主橋橋墩四周1 m處設置毛竹片腳手架防護，高度為4 m。

4.2 塌落振動防護措施

1）主橋每跨之間鋪設3道1.5 m高、2.0 m寬的土堆。

2）地下有需防護管線部位，在坍塌范圍內先鋪設一層50 cm厚度的沙子作為柔性保護層，再在上面覆蓋10 mm厚的鋼板作為剛性防護層，最后在鋼板上再蓋上1.5 m高的廢舊輪胎為緩沖層。

3）實行橋梁板跨與跨之間毫秒延期坍塌，可達到較好地降低觸地振動效果。

5 結語

拱橋結構受力復雜，將爆破與機械拆除技術相結合并應用于下承式預應力混凝土系桿拱橋的拆除中，簡化了拆除工序，避免了傳統逆序拆除中可能因結構失穩而發生坍塌事故的情況。同時，在采取可靠的安全防護措施后，爆破飛石、爆破振動影響得到了有效的控制，拆除工作安全有序進行，縮短了拆除工期，為盡早恢復交通贏得了寶貴的時間，可為后續類似橋梁拆除施工提供參考依據。