横跨公路长渡槽精细爆破拆除

陈际经

(湖南柿竹园有色金属有限责任公司， 湖南郴州市 423037)

横跨公路长渡槽精细爆破拆除

陈际经

(湖南柿竹园有色金属有限责任公司， 湖南郴州市 423037)

针对位于交通要道上方渡槽爆破拆除工程的特点和要求，引入精细爆破的理念，通过现场试爆，采取了定量化的爆破设计和精心的爆破施工，大大减少了爆破防护工作量，对起爆网路的可靠性、炸药爆炸能量释放与介质破碎、抛掷等过程进行精密控制，爆破效果良好。

精细爆破;整体爆破;起爆网路;渡槽拆除

1 工程概况

湖南省桂阳县城郊乡全义村迎春渡槽建于1970年代，建成后一直没有使用，结构稳固性良好。该渡槽横跨县级X090公路，进入郴州卷烟厂烟草仓库内，目前该烟草仓库因建设需要须将其拆除。

渡槽为双肋拱U型薄壳渡槽，南北走向，全长152 m，拱肋跨度20.0 m，矢跨比为1∶6，渡槽桥面宽1.73 m，渡槽整体高10.0 m。渡槽中部由5跨结构为双拱肋的拱圈支撑，两拱肋之间每隔一定距离在拱上支撑渡槽槽身部位的圆形立柱排架下面位置设置4根横系粱，拱圈外边缘的距离1.6 m，拱肋截面横向宽0.30 m，径向厚0.50 m，其截面上下方沿拱肋纵向各布置了2根直径为10 mm的热轧Ⅰ级钢筋，渡槽两端由一系列2根直径为0.30 m的钢筋混凝土组合园立柱排架支撑。

渡槽周围离烟草专卖局石棉瓦屋面仓库最近处8 m，横跨公路拱的北侧有电信光缆从渡槽拱柱中间穿过，爆破前由电信部门改为渡槽上方通过。在渡槽下方X090公路的南侧有军事光缆从出露地面的接线盒盖板下面经过。渡槽周边环境如图1所示。

2 爆破技术方案设计

渡槽横跨的公路为交通要道，从爆破警戒开始到清完碴的时间不宜过长，渡槽的拆除可采取爆破加机械分次拆除方案或者整体爆破一次坐塌方案。前者先用爆破方式拆除渡槽横跨公路的中央部分，其余部分再用机械拆除，虽然该方案爆破的炸药量小，但是由于渡槽中央部分爆破拆除后，其相邻部位拱肋的拱脚失去了原有的水平约束力，稳定性变差，会给公路清碴和渡槽后续拆除工作带来安全威胁。因此，采用对渡槽整体爆破一次坐塌方案较为稳妥。

图1 渡槽周边环境示意

2.1 爆破拆除力学原理

渡槽的肋拱式拱圈为钢筋混凝土承重结构，在渡槽肋拱脚和拱顶中心分别进行松动和加强松动爆破。在肋拱顶中心加强松动爆破可以避免每跨拱爆破时其两端肋拱脚断裂下落插于土中获得水平推力，形成二次不到拱;也可使每跨肋拱顶内的钢筋在爆破后不能形成带约束的铰链作用，使得跨渡槽两半边拱肋在爆破瞬间形成以拱脚为支点的转动机构，达到快速下落破碎充分的目的。

为了保证渡槽横跨公路的中央跨部分在爆破时能可靠跨塌，用人工在肋拱脚和拱顶松动爆破部位上对应的U型薄壳槽身处开1条宽度不少于200 mm的切割缝，肋拱脚爆破部位距拱肋插于墩帽处的水平距离为2 m。拱肋爆破瞬间受力情况如图2所示，则爆破瞬间拱脚上端钢筋受到的拉应力σ为:

式中:σ——拱肋钢筋受到的拉应力，N/mm2;

F——钢筋受到的拉力，N;

S——钢筋截面积，mm2;

P1、P2——拱肋受到的压力，均为 4 ×9.8 ×103N;

l1、l2——压力 P1、P2对应的力臂，m;

h——拱肋截面高，m。

图2 拱肋爆破瞬间受力示意

可以看出爆破瞬间拱肋上端钢筋受到的拉应力σ远远大于热轧Ⅰ级钢筋抗拉强度σb=3.70×102N/mm2，故渡槽中央跨会快速失稳坐塌。渡槽其余四跨拱肋也按上述方法进行爆破，拱肋之间及渡槽两端的圆形立柱的根部打眼进行松动爆破，因渡槽中央跨渡槽身经人工预先开切割缝，在渡槽整体一次性爆破爆破时，其相邻跨的渡槽就会因无水平力的牵制而倒向公路的外侧，可以减少公路清碴工作量，减少堵车时间。

2.2 试爆确定爆破参数

爆破前对拱肋横系梁打了2个试爆孔，分别装入2#岩石乳化炸药50，75 g，炮泥堵孔，炮孔不加任何覆盖。试爆发现装药多的一孔飞石距离较远，最远达8 m，前者可作为单孔松动爆破装药量的设计依据。拱肋横系梁试爆效果如图3所示。

图3 拱肋横系梁试爆效果

根据拱肋横系梁试爆情况，在拱肋纵向中心面和立柱布置单排炮孔，按照爆破拆除力学原理的要求，对渡槽爆破部位的药量进行适当调整，渡槽立柱和拱肋爆破参数见表1。

表1 渡槽立柱和拱肋爆破参数

采用电雷管起爆网路，每个孔装2发并联瞬发电雷管起爆炸药，然后再串联在一起。爆前在野外采用等效电阻模拟起爆网路进行空爆试验，采用CHA－500型高能脉冲起爆器引爆电爆网路成功。

3 爆破安全措施

3.1 爆破飞石

式中:v——爆破飞石初速度，m/s;

H——爆破部位离地高度，m;

g ——重力加速度，9.8 m/s2。

经过多次控制爆破飞石速度测算，其速度v很难突破50 m/s，横跨公路拱肋顶部高度H为6 m，代入公式(2)计算得出本次爆破最大飞石距离L为55.33 m，则人员的爆破安全警戒半径取100 m，爆破时警戒半径内的人员必须撤离到安全地点。离烟

由于拱肋脚的爆破采用松动爆破药量装药，导致拱肋顶部炮孔抵抗线上厚下薄，爆破时不会出现飞石上冲现象，忽略空气阻力，可以按物体平抛运动公式(2)来计算飞石飞行距离。草专卖局石棉瓦屋面仓库最近的渡槽拱肋顶部爆破适当减少装药量，单孔装药量取50 g，所有炮孔用10层编织袋覆盖以阻挡飞石。

3.2 爆破冲击波

爆破冲击波的强弱与一次起爆的药量、冲击波经过的距离、药量的分散性、炮孔响炮的时间间隔和防护形式等有关，因此，应主要控制单孔起爆的药量。一般来说，采用松动爆破所产生的冲击波不会对建筑物造成破坏，地面建筑物的玻璃是遭爆破冲击波破坏的最薄弱部位。本次爆破全部按加强爆破产生的冲击波对玻璃不造成破坏的安全距离可以采用公式(3)来计算，由式(3)得出，该安全距离为3.3 m，所以该渡槽爆破冲击波对于建筑物没有破坏作用。

式中:Q——装药量，kg;

R——玻璃安全距离，m。

3.3 爆破振动

炸药爆破所产生的地面质点振动速度V按公式(4)计算:

式中:V——质点振动速度，cm/s;

k1——修正系数，采用单孔少药量k1=0.25;

k，α——与爆破条件、岩石特性等有关的系数，这里按中硬岩石取k，α值分别为50，2.0;

Q——炮孔齐发爆破的总药量，kg;

R——爆心距，取最小值8 m。

计算得出，最大的爆破振动速度 Vmax为0.96 cm/s，远小于一般砖房允许振速2 cm/s，故爆破震动安全。同时，根据类似工程经验，渡槽在爆破过程中会自行解体，落地冲击振动是非常小的，不会对周围建筑物造成危害。爆破前在公路有军事光缆的渡槽下方堆一卡车黄土，则在渡槽坐塌时产生的缓冲作用不会震坏军事光缆。

4 爆破效果

2009年7月25日下午5∶48时，桂阳县城郊乡全义村150多米长的迎春渡槽成功地进行了坐塌控制爆破。由于事先对横跨公路的渡槽身部分爆前进行预切割，渡槽位于公路两侧的园立柱排架在爆破过程中均倒向远离公路的一侧。本次爆破飞石最远距离控制在15 m以内，仓库玻璃和石棉瓦没有损坏，电信和军事光缆完好无损，仅于渡槽附近10 m左右的烟厂仓库门卫值班室(待拆除不必防护)窗子玻璃被飞石打坏2个洞。本次爆破实际装药孔为128孔，每个孔装2发并联的瞬发电雷管，孔与孔间的并联电雷管采用48丝铜芯胶质线(每百米双绞线单线电阻7Ω)串联，采用CHA－500型高能脉冲起爆器起爆无拒爆现象发生，总起爆药量约10 kg 2#岩石乳化炸药。

本次爆破引入了精细爆破的理念，通过现场试爆，采取了定量化的爆破设计和精心的爆破施工，大大减少了爆破防护工作量;对起爆网路的可靠性、炸药爆炸能量释放与介质破碎、抛掷等过程进行精密控制，爆破拆除效果较好。整个爆破拆除工程用工16人，仅花了2 d就全部完成，爆破后清通公路上面渡槽垮落下来的碴块只用了20 min，且由于爆破时间选在交通低峰时段，所造成的交通堵塞影响不大。

[1] 刘殿中.工程爆破实用手册[M].北京:冶金工业出版社，1999.

[2] 董振华，刘新波，齐世福.浅谈城市拆除爆破中的公害及防护[J].采矿技术，2010，10(2):86 －87.

[3] 李建强.132 m 渡槽爆破拆除[J].爆破，2010，(2):71 －102.

2011－02－23)

陈际经(1958－)，男，广西全州人，高级工程师，注册高级爆破工程师，主要从事采矿工艺和爆破应用研究。