复杂环境下混凝土危桥拆除爆破

李文俊

（安徽省地质矿产勘查局327地质队，安徽合肥230011）

1 工程概况

芜湖弋江大桥位于南陵县079线（老318国道）上，1969年正式建成通车，方便了文昌镇和弋江镇两地居民的出行。随着交通流量的增加且桥面裂缝较多，桩基被河水冲刷裸露，承载能力严重下降，存在严重的安全隐患，已不能满足安全交通要求。因而面临着爆破拆除，消除安全隐患。

芜湖弋江大桥分为两次爆破拆除，一期拆除11个桥墩，保留3个桥墩用于河道流水畅通，待一期爆破废渣机械清除后再次爆破拆除余下部分。本次爆破体为一期爆破后保留的文昌镇侧的三个桥墩。该桥采用重力式桥台，桥墩为H形墩，采用鹅卵石混凝土浇筑。桥面为厚度约40cm，桥宽为8.5m，跨径22.2m、距离水面高度13m的预制板结构，共3跨。桥面下部结构为双柱式墩，下部柱体直径1.3m，上部柱体直径1.0m，两柱之间有连系梁连接，梁的尺寸为0.8m×1.1m。待爆桥体长度为66.6m。

爆破周围环境复杂，本次主要考虑待爆桥体的南侧，其周边多为民宅，桥墩距最近民房25m。待爆桥体的北侧距离民房300m，相对较安全。爆破周围环境如图1所示。

图1 周围环境（单位：mm）

2 爆破方案

根据一期11跨爆破拆除的实施情况[1]，结合该桥结构特点、周边环境及工程要求，该桥采取控制爆破和机械破碎相结合的总体方案。控制爆破采用逐跨原地坍塌方案实施爆破[2]，仅对桥梁的墩柱和横梁进行爆破，桥面不打孔爆破，有效控制爆破飞石，保证周边民房安全；文昌镇一侧桥头连接处先行采用机械破碎处理，使得桥体与路面断开，有效降低爆破振动的传递。控制爆破使桥梁主体塌落河床，再用机械进行破碎解体。

3 桥梁爆破设计

3.1 梁柱爆破高度

根据经验公式[3]：

式中：H——爆破高度；

K——经验系数，一般为2～5；为确保倒塌，取较大值5；

B——桥墩直径，取底部直径1.3m。根据一期爆破效果，本次爆破炸高H取6.0m。桥体结构及爆破高度如图2所示。

图2 桥体结构图（单位：m）

3.2 爆破参数

（1）炮孔布置及参数。由于桥的梁柱长期受到河水冲刷，表面已有表层脱落。根据一期爆破效果[1]，本期梁柱炮孔全部采用单排布孔，减少总用药量的同时，便于墩柱防护，控制飞石产生。墩柱及横梁炮孔布置示意图见图3。

图3 炮孔布置示意图（单位：cm）

（2）药量计算。

炮孔直径：d=40mm;

钻孔深度：h=（0.7～0.9）D，D为墩柱直径；

最小底抗线：W=D/2；

钻孔间距：a=0.8W；

单孔装药量[4-5]：Q=qWaD。

根据一期爆破效果[1]，单耗q取0.7kg/m3。爆破主要参数见表1。

表1 爆破主要参数表

3.3 起爆网路选择

采用非电微差起爆网路分段起爆：孔内MS-11段导爆管雷管，每个桥墩采用簇联连接（俗称一把抓）；桥墩之间采用MS-4段孔外延时，双向复式连接起爆网路。

4 安全监测及防护

4.1 桥面触地振动

桥体坍塌时，必须预防二次振动的危害。根据《爆破安全规程》（GB6722-2014），距离R处的触地振动速度[6]为：

式中：Vz——坍塌物冲击地面在测点处产生的地表振动速度；

R——测点到冲击触地点的距离；

I——冲击触地冲量，I=M（2Hg）1/2；

M——坍塌物质量；

H——坍塌物重心到地面距离。

由于采取延时控制爆破，每块桥板逐跨塌落且最后一跨一端与桥堤相连，按照距离民房最近一端塌落振动危害最大计算，因此，只要计算最后一跨始端的塌落触地振动即可。每块桥体长22.2m，质心高H=13m，每块质量约M=550000kg，触地点质心距离桥头民房47.2m，算得触地振动速度V=1.2cm/s。由此可见，实际触地振动小于爆破安全规程中砖结构房屋允许振动V=2.0cm/s，即爆破触地振动符合安全要求。

考虑到临近建筑物多为砖结构民房，实际抗震能力差，为确保万无一失，在文昌镇一侧防护堤混凝土坡面上设置两处砂袋墙，这样的防护措施也是减小塌落振动的有效办法。

4.2 爆破振动安全允许速度

根据《爆破安全规程》（GB6722-2014）中爆破振动安全距离公式[7]：

式中：Q——最大段别装药量；

R——爆破点距保护对象的安全距离，取25m；

K——地质系数，取50；

α——衰减指数，取1.5；

V——保护对象所在地质点振动安全允许速度，对于一般砖房建筑物的安全允许振速V=2cm/s。

爆破振动主要考虑到桥头周边房屋多为普通民用砖混结构，且最近的房屋25m。

通过计算Q=25kg，远远大于本工程中的最大段别装药量6.15kg，符合要求，十分安全。

爆破进行了振动监测，监测数据显示爆破振动完全控制在安全允许范围内，实测数据如表2所示。

表2 爆破振动监测表

4.3 爆破飞石控制[8]

拆除爆破的飞石控制距离计算，目前没有比较成熟的计算公式。本文主要采用大连理工大学李守臣教授通过对几十例拆除爆破工程中飞石数据进行回归分析，得到无覆盖情况下飞石距离与单位药量之间的关系：

式中：Lf——无覆盖情况下拆除爆破飞石的飞散距离，m；

K——拆除爆破单位药量，kg/m3。

本次爆破设计最大单耗为0.7kg/m3；通过计算：Lf=70×0.70.53=58（m）。

为有效控制爆破飞石的产生，首先要保证堵孔质量，其次将装药部位用双层钢丝网无缝衔接裹紧，再在外围采用三层柔性竹篱笆近体搭架子防护。实际效果表明，本次爆破飞石防护非常到位，周边未见任何飞石产生。安全防护见图4。

图4 安全防护图

5 爆后效果及结论

大桥于2017年12月8日14时00分顺利起爆，约0.6s以内实现逐跨坍塌，被爆桥体塌落解体较充分，完全达到了预期效果。效果见图5。

图5 爆破效果图

6 结论

（1）双排炮孔置于墩柱最下端缺口位置的设计，确保了桥墩的失稳，且解决了圆柱形构筑物圆弧曲面对最小抵抗线的影响。

（2）爆破飞石对桥台南侧多有民房等保护对象的影响，设计合理的布孔，最小抵抗线方向，即弱约束方向置于背离近岸保护对象，采用多层钢丝网包裹和多层竹篱笆近体防护，可较好地防止爆破飞石产生。

（3）桥梁主体爆破时采用的逐跨微差起爆技术，有效地控制了爆破振动和塌落触地振动危害。机械预处理断开原路面，坍塌部位二堆置砂袋，可起到良好的减振作用。