復雜環境下混凝土危橋拆除爆破

李文俊

（安徽省地質礦產勘查局327地質隊，安徽合肥230011）

1 工程概況

蕪湖弋江大橋位于南陵縣079線（老318國道）上，1969年正式建成通車，方便了文昌鎮和弋江鎮兩地居民的出行。隨著交通流量的增加且橋面裂縫較多，樁基被河水沖刷裸露，承載能力嚴重下降，存在嚴重的安全隱患，已不能滿足安全交通要求。因而面臨著爆破拆除，消除安全隱患。

蕪湖弋江大橋分為兩次爆破拆除，一期拆除11個橋墩，保留3個橋墩用于河道流水暢通，待一期爆破廢渣機械清除后再次爆破拆除余下部分。本次爆破體為一期爆破后保留的文昌鎮側的三個橋墩。該橋采用重力式橋臺，橋墩為H形墩，采用鵝卵石混凝土澆筑。橋面為厚度約40cm，橋寬為8.5m，跨徑22.2m、距離水面高度13m的預制板結構，共3跨。橋面下部結構為雙柱式墩，下部柱體直徑1.3m，上部柱體直徑1.0m，兩柱之間有連系梁連接，梁的尺寸為0.8m×1.1m。待爆橋體長度為66.6m。

爆破周圍環境復雜，本次主要考慮待爆橋體的南側，其周邊多為民宅，橋墩距最近民房25m。待爆橋體的北側距離民房300m，相對較安全。爆破周圍環境如圖1所示。

圖1 周圍環境（單位：mm）

2 爆破方案

根據一期11跨爆破拆除的實施情況[1]，結合該橋結構特點、周邊環境及工程要求，該橋采取控制爆破和機械破碎相結合的總體方案。控制爆破采用逐跨原地坍塌方案實施爆破[2]，僅對橋梁的墩柱和橫梁進行爆破，橋面不打孔爆破，有效控制爆破飛石，保證周邊民房安全；文昌鎮一側橋頭連接處先行采用機械破碎處理，使得橋體與路面斷開，有效降低爆破振動的傳遞?？刂票剖箻蛄褐黧w塌落河床，再用機械進行破碎解體。

3 橋梁爆破設計

3.1 梁柱爆破高度

根據經驗公式[3]：

式中：H——爆破高度；

K——經驗系數，一般為2～5；為確保倒塌，取較大值5；

B——橋墩直徑，取底部直徑1.3m。根據一期爆破效果，本次爆破炸高H取6.0m。橋體結構及爆破高度如圖2所示。

圖2 橋體結構圖（單位：m）

3.2 爆破參數

（1）炮孔布置及參數。由于橋的梁柱長期受到河水沖刷，表面已有表層脫落。根據一期爆破效果[1]，本期梁柱炮孔全部采用單排布孔，減少總用藥量的同時，便于墩柱防護，控制飛石產生。墩柱及橫梁炮孔布置示意圖見圖3。

圖3 炮孔布置示意圖（單位：cm）

（2）藥量計算。

炮孔直徑：d=40mm;

鉆孔深度：h=（0.7～0.9）D，D為墩柱直徑；

最小底抗線：W=D/2；

鉆孔間距：a=0.8W；

單孔裝藥量[4-5]：Q=qWaD。

根據一期爆破效果[1]，單耗q取0.7kg/m3。爆破主要參數見表1。

表1 爆破主要參數表

3.3 起爆網路選擇

采用非電微差起爆網路分段起爆：孔內MS-11段導爆管雷管，每個橋墩采用簇聯連接（俗稱一把抓）；橋墩之間采用MS-4段孔外延時，雙向復式連接起爆網路。

4 安全監測及防護

4.1 橋面觸地振動

橋體坍塌時，必須預防二次振動的危害。根據《爆破安全規程》（GB6722-2014），距離R處的觸地振動速度[6]為：

式中：Vz——坍塌物沖擊地面在測點處產生的地表振動速度；

R——測點到沖擊觸地點的距離；

I——沖擊觸地沖量，I=M（2Hg）1/2；

M——坍塌物質量；

H——坍塌物重心到地面距離。

由于采取延時控制爆破，每塊橋板逐跨塌落且最后一跨一端與橋堤相連，按照距離民房最近一端塌落振動危害最大計算，因此，只要計算最后一跨始端的塌落觸地振動即可。每塊橋體長22.2m，質心高H=13m，每塊質量約M=550000kg，觸地點質心距離橋頭民房47.2m，算得觸地振動速度V=1.2cm/s。由此可見，實際觸地振動小于爆破安全規程中磚結構房屋允許振動V=2.0cm/s，即爆破觸地振動符合安全要求。

考慮到臨近建筑物多為磚結構民房，實際抗震能力差，為確保萬無一失，在文昌鎮一側防護堤混凝土坡面上設置兩處砂袋墻，這樣的防護措施也是減小塌落振動的有效辦法。

4.2 爆破振動安全允許速度

根據《爆破安全規程》（GB6722-2014）中爆破振動安全距離公式[7]：

式中：Q——最大段別裝藥量；

R——爆破點距保護對象的安全距離，取25m；

K——地質系數，取50；

α——衰減指數，取1.5；

V——保護對象所在地質點振動安全允許速度，對于一般磚房建筑物的安全允許振速V=2cm/s。

爆破振動主要考慮到橋頭周邊房屋多為普通民用磚混結構，且最近的房屋25m。

通過計算Q=25kg，遠遠大于本工程中的最大段別裝藥量6.15kg，符合要求，十分安全。

爆破進行了振動監測，監測數據顯示爆破振動完全控制在安全允許范圍內，實測數據如表2所示。

表2 爆破振動監測表

4.3 爆破飛石控制[8]

拆除爆破的飛石控制距離計算，目前沒有比較成熟的計算公式。本文主要采用大連理工大學李守臣教授通過對幾十例拆除爆破工程中飛石數據進行回歸分析，得到無覆蓋情況下飛石距離與單位藥量之間的關系：

式中：Lf——無覆蓋情況下拆除爆破飛石的飛散距離，m；

K——拆除爆破單位藥量，kg/m3。

本次爆破設計最大單耗為0.7kg/m3；通過計算：Lf=70×0.70.53=58（m）。

為有效控制爆破飛石的產生，首先要保證堵孔質量，其次將裝藥部位用雙層鋼絲網無縫銜接裹緊，再在外圍采用三層柔性竹籬笆近體搭架子防護。實際效果表明，本次爆破飛石防護非常到位，周邊未見任何飛石產生。安全防護見圖4。

圖4 安全防護圖

5 爆后效果及結論

大橋于2017年12月8日14時00分順利起爆，約0.6s以內實現逐跨坍塌，被爆橋體塌落解體較充分，完全達到了預期效果。效果見圖5。

圖5 爆破效果圖

6 結論

（1）雙排炮孔置于墩柱最下端缺口位置的設計，確保了橋墩的失穩，且解決了圓柱形構筑物圓弧曲面對最小抵抗線的影響。

（2）爆破飛石對橋臺南側多有民房等保護對象的影響，設計合理的布孔，最小抵抗線方向，即弱約束方向置于背離近岸保護對象，采用多層鋼絲網包裹和多層竹籬笆近體防護，可較好地防止爆破飛石產生。

（3）橋梁主體爆破時采用的逐跨微差起爆技術，有效地控制了爆破振動和塌落觸地振動危害。機械預處理斷開原路面，坍塌部位二堆置砂袋，可起到良好的減振作用。