浅析中承式钢筋混凝土拱桥爆破拆除施工技术

李 钢 李 旭

（中交一航局第一工程局有限公司 天津 300456）

1 工程背景

沈海高速佛开段、开阳段为广东省粤西高速的大动脉，近年来车流量持续增长，节假期高峰期突破20万辆，远超设计车流量，高速公路堵车已成为常态。广东省于2017年5月、12月先后启动了佛开高速、开阳高速的改扩建，将双向四车道到扩建为双向八车道，路基宽度由24.5m增加到42m，需对原高速公路上跨天桥进行拆除。

2 工程简介

某待拆车行天桥为中承式等截面悬链线无铰肋拱桥，建成通车时间为2003年，桥梁净跨径L0=41.7m，净矢跨比为1/4.8，拱肋高1.2m，宽0.8m，拱轴系数m=1.167，吊杆为直径32mm精轧螺纹钢，设计强度750MPa，行车道系为纵横梁框架体系加20cm厚桥面板，桥面铺装为8.3～17cm厚混凝土。混凝土总方量1950m3，钢筋总重量83t。

图1 拱桥结构立面

图2 拱桥结构平面

3 桥梁拆除难点分析

（1）由于分离式车行天桥上跨沈海高速公路，在桥梁预拆除和钻孔、防护施工时，如不慎掉落杂物，将会对高速路行车安全造成较大影响。

（2）爆破拆除设计是关键，对桥梁能否在规定时间内拆除起到决定性作用[1]。

（3）爆破拆除清理工作等工序复杂、组织难度大。申请的高速封闭时间为当日20：00至次日凌晨6：00共计10h，需在10h内完成地面防护、装药、爆破、破碎、清渣、恢复路面等。

（4）桥梁爆破时梁体落地对高速公路路面的保护难度较大。如果爆破后桥梁对高速路面造成破坏，对高速路面进行修复手续繁琐、时间长、工作量大、价格昂贵等不利影响。

4 桥梁拆除工艺

桥梁拆除方式主要有爆破拆除、机械破碎拆除、金钢绳静力切割吊装拆除等，需根据待拆桥梁结构的受力特点、环境、拆除工期等综合确定拆除方法，本拱桥上跨运营高速，拆除工期紧、同时结合拱桥的力学特性，综合考虑采用爆破拆除和机械破碎结合的拆除方式[2]。

4.1 桥梁拆除工程流程图

图3 桥梁爆破拆除工程流程

4.2 拆桥预处理

为方便爆破拆除施工，先进行预拆除和预处理，即通过人工拆除桥面防护栏、管线等附属设施。同时为保证爆破坍塌后的破碎效果，减少机械破碎的工作量，在桥面板纵向间距3.4m，用角磨机锯2条通长、深度10cm缝。

4.3 爆破参数设计

爆破参数设计的基本要点有：炮孔布置、最小抵抗线、炮孔间（排）距和深度、药量计算、装药结构、爆破网络、安全防护等。

4.3.1 拱肋的爆破参数设计

拱肋是拱桥主拱圈的骨架，主要承受轴向压力，是桥梁的主要承重结构，拱肋的爆破拆除最为关键。本桥拱肋宽度80cm，高度120cm，单根拱肋设5个爆破点，分别在拱脚处、拱肋与车行道交界处（桥面板上方）、拱顶处，共计5点位，如图4所示。

爆破点位于拱肋内侧，每个点位布置10个爆破装药孔，孔位沿拱肋纵向间距40cm布置5排孔，横向间距60cm，孔深度57cm，拱脚钻孔孔径为φ50mm、拱顶和拱腰钻孔孔径为φ42mm，拱脚单孔装药400g，拱顶和拱腰单孔装药300g，拱肋炮孔布置如图4所示，拱肋炮孔装药方式如图5所示，爆破参数设计见表1。

4.3.2 桥台立柱爆破参数设计

桥台立柱承受桥梁边跨重量的重要构件，桥台立柱采取爆破拆除不仅能将该部位的钢筋混泥土结构充分破碎，同时还能使上部结构塌落的效果更好。

本桥共设置6根桥台立柱，立柱高度为323.7cm，直径为80cm。单根桥台立柱布置7个装药孔，孔位间距为40cm，上下两孔垂直交叉布置，装药孔孔深57cm，孔径为φ50mm、炸药单耗为2.0kg/m3、单孔装药400g，6个桥台立柱总计42个炮孔，爆破参数设计见表1。

4.3.3 纵横梁爆破参数设计

纵横梁分别把桥台立柱、拱肋、吊杆、桥面板连成整体受力，使桥面行车道的整体刚度加强。横梁纵梁爆破拆除，能破坏桥梁整体的完整性，使得上部桥面的塌落效果更好，还能减少桥梁落地时的振动，减少对下方路面的破坏。

根据拱桥设计施工图，桥梁净跨径为40.90m，拱桥桥面为梁格体系，纵横梁包含端横梁、拱肋横梁、中横梁、中纵梁、吊杆横梁、吊杆纵梁。

图4 拱肋炮孔布置

图5 拱肋炮孔装药

（1）端横梁爆破设计。

本桥在0#桥台、1#桥台位置各有一条端横梁。端横梁长1020cm、宽60cm、高80cm。每条端横梁爆破长度780cm，布置18个装药孔，孔位布置在顶面，孔间距40cm，孔深57cm，孔径为φ42mm，炸药单耗为1.5kg/m3，单孔装药300g，爆破参数见表1。

（2）拱肋横梁爆破设计。

本桥共有2根拱肋横梁，位于肋拱与桥面相交处下方，拱肋横梁长780cm、宽125cm、高110cm。每根拱肋横梁布置24个装药孔，孔位布置在顶面，孔间距为40cm，布置2排，排距为55cm、孔深74cm，孔径为φ50mm，炸药单耗为1.5kg/m3，单孔装药量400g，爆破参数见表1。

（3）中横梁爆破设计。

本桥共有2根中横梁，位于桥台立柱上方，中横梁长780cm、宽120cm、高80cm。每根中横梁布置36个炮孔，孔位布置在顶面，炮孔间距为40cm，布置2排，排距为60cm，孔深57cm，孔径为φ42mm，炸药单耗为1.5kg/m3，单孔装药300g，爆破参数见表1。

（4）中纵梁爆破设计。

本桥共有2根中纵梁，每根长度672.6cm，宽度120cm，高度80cm。每根中纵梁中部布置6个炮孔，孔位布置在桥面，布置3排，每排布置2个，排距40cm、孔距60cm、孔径φ42mm，炸药单耗为1.5kg/m3，单孔装药300g，爆破参数见表1。

（5）吊杆横梁爆破设计。

本桥共有8根吊杆横梁，梁长780cm、宽70cm、高60cm、桥面板厚20cm。每根吊杆横梁布置19个炮孔，孔位布置在桥面，炮孔间距为40cm、孔深60cm，孔径为φ42mm，炸药单耗为1.5kg/m3，单孔装药量250g，爆破参数见表1。

（6）吊杆纵梁梁爆破设计。

本桥共有2根吊杆纵梁构成，每根吊杆纵梁长2150cmm、宽80cm、高80m。每根吊杆纵梁布置48个炮孔，在两根吊杆横梁间布置3个炮孔，孔位布置在桥面，炮孔间距为40cm、孔深60cm，孔径为φ50mm，炸药单耗为1.5kg/m3，单孔装药量400g，爆破参数见表1。

4.4 雷管及炸药的选取

本工程雷管选用国产Ⅱ系列9段导爆管雷管，炸药选用乳化炸药，药卷直径φ32mm。

表1 爆破参数

4.5 爆破网路方式

在直径φ42mm、φ50mm的每个炮孔内放置一个9段导爆管雷管，传爆雷管采用双发3段导爆管雷管，每2发传爆雷管上连接的导爆管不超过 10 根[3]。

桥面起爆网络：纵向由南向北爆破，横向一把抓，具体如图6所示。该网路连接可以保证传爆的安全性及准确性。

图6 桥面传爆网络

4.6 爆破防护措施

4.6.1 高速路面保护措施

桥梁爆破拆除时，桥跨结构坍塌时具有较大的冲击能量，由于本项目的特殊性，在爆破时需重点好高速公路路面保护，经计算设置长25m、宽14m的保护软支垫保护层措施，软支垫保护层由0.4m厚砂垫层和外围3层砂包组成，能起到较好的消能作用。

4.6.2 防飞石保护措施

在爆破区域采取全柔性近体防护措施，在拱肋和桥台立柱爆破点外侧采用20层密目安全网包裹，桥面采取钢板+砂包的联合防护体系，桥面炮孔装药完成后，在每个炮孔上方放置一个砂包，在砂包上放置一层钢板，最后在钢板上压足够的砂包。

4.6.3 空气冲击波防护

由于分散装炸药，加之又采用多段微差爆破技术，因此，所产生的空气冲击波影响很小，不需进行专项防护。

5 结语

通过本中承式钢筋混凝土拱桥在10h内完成了爆破拆除及清渣工作，较好的验证本项目采取的爆破参数设计可靠，安全防护措施满足要求，可为后续类似桥梁爆破拆除施工提供参考依据。