大跨度双曲拱桥控制爆破拆除

2020-06-29郭靖

价值工程 2020年16期

郭靖

摘要：以工程爆破实例为背景，介绍了数码电子雷管在大跨度双曲拱桥拆除爆破工程中的应用。通过爆破方案的合理设计，根据双曲拱桥的结构受力特点，搭设钻孔平台，采取合理布置炮孔和延期时间，并计算单孔装药量，通过数码电子雷管精确延时的优点设计不同的起爆顺序，实现了桥体逐段垮塌落地的目的，爆破震动及飞石控制均达到理想效果，桥体塌落后充分解体，爆破效果较好。实践证明：对拱顶、拱脚、立墙、桥墩和墩帽的依次起爆，延期时间控制在150ms至200ms能使桥体爆破后解体充分，能有效控制了桥体塌落后的解体尺寸，减小爆破塌落振动。

关键词：双曲拱桥;数码电子雷管;控制爆破;起爆网路

Abstract： Taking the engineering blasting example as the background， the application of digital electronic detonator in the demolition blasting project of large-span double-curved arch bridge is introduced. Based on the reasonable design of the blasting scheme， according to the structural force characteristics of the double-curved arch bridge， a drilling platform is set up， the blast holes and delay time are reasonably arranged， and the single-hole charge is calculated. The advantages of the accurate delay of the digital electronic detonator are used to design different initiation sequence of the bridge， achieving the purpose of the bridge body collapsing step by step. Both the blasting vibration and the flying stone control achieve the ideal effect. The bridge body is fully disintegrated after the bridge body collapses and the blasting effect is better. Practice has proved that： for the sequential initiation of arches， arch feet， standing walls， bridge piers and pier caps， the delay time controlled between 150ms and 200ms can make the bridge fully disintegrate after blasting， and can effectively control the size of the bridge after it collapses， reducing blast slump vibration.

Key words： double curved arch bridge;digital electronic detonator;controlled blasting;detonation network

1 工程概况

湖北省远安县洞湾大桥位于远安县分花路K5+250处，是横跨西河的大型公路桥梁，也是远安县单孔跨径最大的桥梁。

该桥梁为钢筋混凝土变截面悬链线无铰双曲拱桥，拱轴系数为2.814，变厚系数0.13，单孔净跨90m，全长116.3m，桥面宽10m（净宽8m，加两侧各1m宽人行道），桥高24m，岸台为钢筋混凝土重力式桥台。上部构造为五肋四波悬半波，载重标准汽-20、挂-100。

该桥1976年3月开工，1979年5月竣工，共使用水泥1500t，木材240m3，钢材140t，浇筑混凝土3585m3。主拱圈采用现浇施工，腹拱圈采用装配法施工。由于预制件不够标准，出现拱腹圈下沉，桥面和拱波裂缝等病害，桥梁承载标准降低，后在1984年、1990年两次进行加固，才恢复承载力。为了确保安全，现决定采取爆破施工的方法对其进行拆除，爆破周围环境较好。洞湾大桥现场照片见图1。

2 爆破方案设计

2.1 大桥受力分析

①拱式桥稳定性的主要控制构件是其拱圈或下弦杆，其次是主梁或上弦杆。因此，拱式桥爆破拆除过程中，应通过爆破使拱圈或下弦在“拱脚”处失去水平和竖直向的支撑，使其由超静定结构转化为转动结构，使拱结构发生转动失稳而塌落，进而诱发主梁的折断破裂[1]。如拱圈或下弦杆的弧度较大，则应在拱形结构中部进行爆破，以解除其多余的刚度，形成“多铰拱”避免倒而不破的后果。其次在拱上的爆破缺口区域大小，必须满足除去缺口部分拱的展长大于两柱之间的距离[2]。大桥架构见图2、实景结构图见图3。

2.2 爆破方案的选择与确定

根据洞湾大桥的结构特点，结合桥梁的水深条件、周边环境及尽可能缩短施工时间，决定对大桥采取一次性爆破解体塌落的形式，即采用凿岩机钻凿38～42mm的孔径，在拱肋顶部、肋脚、横墙等主要部位布孔，靠桥体构件重力势能解体坍塌。基于这一情况确定的爆破总体方案为：桥拱、横墻、桥墩和立柱采用一次点火，多段延时起爆的爆破方案。根据拱形桥梁失稳的原理炸毁拱圈的爆点选择在主拱的拱顶部位，只要拱顶破碎了，单拱桥在瞬间形成两个悬臂梁，在桥墩破坏和桥面自重的作用下加速下落冲击地面而解体破坏[3]。

3 爆破参数设计

3.1 爆破施工部位的布置

主拱肋拱顶砼炮位布置。在主拱肋顶部中心线位置布置炮位，横向宽度范围为2.5m，使顶部拱顶肋、联系梁、波形板等在爆破时炸开2.5m以上的开口，拱顶4m范围尽量破碎一些。拱顶砼炮孔布置见图4和图5。

3.2 横墙、柱炮位布置处理：

①预处理：为了爆破时能够彻底把横墙和柱炸开，在横墙和柱的适当位置用风镐将混凝土保护层凿掉，使墙、柱立筋裸露，用气焊割除钢筋的一部分，爆破时钢筋断裂，内部混凝土轻松出笼溢出。这样就节省了炸药单耗，防止爆破飞散物飞得过远，也避免了钢筋拉结造成爆破不彻底[4]。

②炮位布置：横墙上部钻竖孔，下部钻水平孔;柱体钻凿水平孔，炮孔布置图见图6、图7。

3.3 炮孔孔网参数计算：

①单耗：主拱肋q1=2000g/m3;横墙取q2=1000g/m3;立柱单耗q3=800g/m3;拱波单耗q4=600g/m3。

②单孔装药量Q=qabH，式中Q为单孔装药量，a为孔距（主肋拱孔距取0.3m，横墙竖孔取0.6m，柱体取0.25m），b为排距（横墙取0.5m，柱体取0.3m），H为炮孔深度。

③详细参数的计算汇总表见表1。

3.4 起爆网路设计

为了减小爆破时一次起爆药量以降低爆破危害效应，采用数码电子雷管分段延时起爆的爆破网路，实现一次起爆。整个爆破区域考虑为6个区段[10]：