长微差起爆逐段解体爆破技术在高速公路桥梁拆除中的应用

■林荣光

（福建省交通建设质量安全监督局，福州　350001）

长微差起爆逐段解体爆破技术在高速公路桥梁拆除中的应用

■林荣光

（福建省交通建设质量安全监督局，福州350001）

清美分离式桥上跨福泉高速公路主线，因主线拓宽要拆除重建，为了便于维持原桥半幅继续通车，确保高速公路正常通行和附近民房安全，桥梁拆除方案采用“长微差起爆逐段解体爆破技术”，通过正确选择爆破参数、合理设计网路与延时、有效实施安全防护，达到了理想的爆破效果，为类似情况桥梁拆除施工提供重要的借鉴作用。

桥梁爆破拆除长微差逐段解体爆破技术应用

1　工程概况

清美分离式桥为上跨福泉高速公路主线分离式立交桥。桥面宽度为2×（0.5m防撞栏+净14m+2.5m人行道），斜交角度为2.88°；上部构造为19m+32m+19m变截面预应力砼连续空心板，下部构造为双薄壁式桥墩、肋式桥台及明挖扩大基础；台背搭板长8.0m，两端台设置SSFB-80型伸缩缝。因福泉高速公路主线拓宽，改建方案为拆除重建，新建桥梁在原桥位上，拆除原桥时应分幅进行，以维持原桥半幅继续通车，同时要保证高速公路正常通行。因此上跨高速公路清美分离式桥应彻底炸毁墩柱和梁部结构，保证桥梁原位坍塌（稍定向偏移，背向另半幅大桥）、破碎，并在规定的时间内快速完成清渣工作，恢复高速公路的交通。

2　爆破方案

为达到爆破效果，墩柱应全部布眼，采用水平钻孔，以便墩柱充分解体破碎；预应力混凝土连续空心板腹板垂直钻眼，桥梁爆破切割成块状，达到爆破后破碎效果好，方便清理。爆破采用长微差方式，使其爆破瞬间应力互相作用，桥梁炸毁达到原位爆破坍塌解体破碎，如图1、2。

本设计采用“长微差起爆逐段解体爆破技术”，利用钢筋混疑土的重力弯距物理力学特性，并采用长微差起爆技术使桥梁水平逐段爆破解体、完全坍塌、缓冲落地，减少对地面的冲击震动。采用非电毫秒导爆管雷管第一系列长微差段别，确保网路安全、孔内延期，并保证钢筋混疑土桥梁有充分时间的重力弯距解体过程。

图1　清美分离式桥爆破施工

图2　清美分离式桥爆破后清除施工

为减少爆破震动、冲击波及噪音的危害，尽量减少单响起爆药量，并且考虑到建筑物的充分倒塌时间的要求，采取长微差起爆，总延期时间为1.7s。

2.1爆破设计

采用原地倒塌（微定向）拆除控制爆破，墩柱应全部布置炮眼，炸毁失稳原位坍塌；预应力混凝土连续空心板腹板垂直钻眼，使梁上部结构分解分离，便于机械快速清除。

2.1.1墩柱炮眼布置

清美分离式桥墩柱采用双薄壁式桥墩，截面尺寸1.5m（横桥向）×0.95 m（纵桥向），1号墩柱高8.7 m，2号墩高6.7 m。炮眼布置距原地面50cm，炮眼设置两排，钻孔方向沿纵桥方向，炮眼直径40mm，炮眼深度取L=2/3× B=0.67×0.95=0.63m，为了使药包装在柱子的中央，本次炮孔深度60cm。

第一排炮眼间距：横向炮眼布置间距37.5cm，纵向高度布置间距40cm，炮眼数3个；第二排炮眼间距：横向炮眼布置间距50cm，纵向高度布置间距40cm，炮眼数2个，此两排炮眼沿墩柱高交错布置，如图3所示。

图3　桥梁墩柱炮眼布置示意图

2.1.2预应力混凝土连续空心板梁炮眼布置

桥梁上部结构为40#现浇变截面预应力砼连续空心板，桥面为30#钢筋砼（共计厚度8cm）及现浇墙式护栏；梁板顶宽17m，底宽11m，腹板厚度为90cm、95cm，内芯模50cm，端部梁高1.2m，底板至路面总高度为1.28m；墩顶梁高1.8 m，底板至路面总高度为1.88m，梁板有8条腹板均布置预应力钢束；桥梁第二跨横跨高速公路，必须彻底炸毁，在封闭的时间内快速清除爆渣。

为了施工方便，在桥面垂直钻孔。梁板第一跨、第三跨跨中布置2～3排炮孔；第二跨跨中及旁边各布置两排；1号墩、2墩墩顶梁板位置左右两侧分别布置2排炮眼，炮眼直径40mm，钻孔时在空心板腹板钻眼，以免钻至空心板内芯模，排距50cm，第一跨、第二跨、第三跨跨中炮眼深度80cm，1号墩、2墩墩顶梁板位置炮眼深度120cm，如图4所示。

图4　桥梁上部连续空心板梁炮眼布置示意图

2.1.3桥梁爆破参数计算

根据表1，共钻孔 274孔，钻孔米数为222m，共计炸药78kg，非电雷管610枚。

表1　桥梁爆破参数计算结果表

2.2装药结构

（1）装药设计：装药结构为底部连续装药，如图5。

图5　装药结构示意图

（2）填塞设计：堵塞材料采用砂子或稍湿含细砂粘土。充填要求分层捣固密实，但应注意保护导爆管和连接脚线。

（3）钻孔前认真对准炮孔布置点位，按实际情况，调整炮眼深度。装药前，要先检查每个炮孔的深度，调整单孔炸药量，注意起爆炸药的安放位置；装药后，要严格检查堵塞长度，根据检查结果，适当增减用药量；堵塞时，要注意选择合格的堵塞材料，堵塞捣固不能用力过猛，严防雷管脚线被破坏；炸药采用乳化炸药，雷管采用毫秒电雷管。

2.3起爆顺序与方法

采用秒差延期，网络连接方式见图6。每跨梁板及爆破截断的截面（即每跨桥面炮眼之间排距）处均以一定的相隔时间差达到微差爆破，起爆顺序的原则考虑渣堆倒方向位置，同时兼顾控制最大段别起爆药量。

图6　起爆顺序与方法网络示意图

考虑到爆破雷管数目较多，以及快捷施工的方便，设计采用非电毫秒导爆管雷管第一系列长微差段别，确保网路安全、孔内延期，并保证钢筋混疑土框架有充分时间的重力弯距解体过程，第一系列导爆管雷管的段别及延期时间，如表2。

表2　雷管段别及延期时间表

网路连接的基本原则是每孔内两发导爆管雷管，将非电雷管用即发导爆管雷管连接成簇连的起爆网路。最后将雷管束用两发瞬发雷管引爆，每束导爆管不超过15根。

本次爆破选用的雷管段别及延期时间如表3。

表3　本次爆破选用的雷管段别及延期时间

3　爆破安全验算

爆破安全主要是控制飞石和爆破震动，周围砖结构民房离爆破源最近距离50m，必须确保民房和人员的安全。

3.1爆破地震波效应

为防范爆破地震效应危害，对本次控制爆破工程微差爆破最大一段起爆药量的允许值，按下式进行计算：式中，V——爆源附近建筑物对爆破震动速度的安全临界值，取V=2cm/s；

R——建筑物离爆源中心的最小距离，取R=50m；

K——爆震波传播介质的影响系数，一般取K=150；

K′——微差起爆减震系数，一般K′=0.5；

α——爆破地震波传播衰减指数，取α=1.5。

代入计算得：

实际最大段用药量34.8kg，远小于88.9Kg，满足震动安全要求。

3.2爆破震动安全拆除塌落震动安全验算

对于建（构）筑物的爆破拆除有时塌落震动比爆破震动危害更大。对于建筑物塌落震动计算可按下式：

式中，m——冲出地面的解体构件质量，t；

g——重力加速度，9.8m/s2；K——衰减系数，K=3.37；

σ——地面介质的破坏应力，σ=10MPa；

h——落高，m；

R——观测点至下落中心的距离，m；

A——衰减指数，-1.66。

桥梁震动验算：桥梁的每个桥墩起爆时间是不同的，因此塌落震动速度可按一个桥墩进行计算，根据计算一个桥墩爆破后落地的总重约400t，桥质心塌落高度为10 m，安全距离按50m计，则有m=400t，h=10 m，R=50m，计算出V=0.5 cm/s，小于爆破震动波速安全临界值V=2cm/ s；在安全允许范围内。

通过计算，虽然爆破震动速度和塌落震动速度都在安全允许范围内，但在爆破时，还应对周围建（构）筑物进行现场监测。

4　结束语

清美分离式桥是在封闭高速公路的规定时间内完成爆破、清除墩、梁钢筋混凝土渣堆，并恢复高速公路通行。施工中要考虑安全钻孔，装药爆破，安全防护，爆破警戒，爆破后的现场检查及清除等，做好人、材、机合理配置及施工计划的安排，科学有序地展开控制拆除爆破。桥梁拆除采用“长微差起爆逐段解体爆破技术”，使其爆破瞬间应力互相作用，达到原位爆破坍塌解体破碎，桥梁炸毁坍塌后，机械快速清除，缩短拆除爆破工期，达到快速、可靠、安全、经济效果，为类似情况桥梁拆除施工提供重要的参考。

［1］JTG/T F50－2011，公路桥涵施工技术规范［S］.北京：人民交通出版社，2011.

［2］罗根传.横跨高速公路车行天桥爆破拆除施工方案［J］.公路交通科技（应用技术版），2012（6）.

［3］吴忠杰，黄成岑，张本元.上跨运营高速公路天桥爆破拆除施工组织方法探讨［J］.西部交通科技，2014（8）.