复杂环境下高大渡槽拆除爆破的控制爆破技术

2022-11-28伍锡南聂群富

工程爆破 2022年5期

伍锡南，聂群富

(湖南南岭民爆工程有限公司，长沙 410205)

在上世纪六七十年代，我国为了农业的快速发展，大兴水利，修建了许多渡槽，这些渡槽大部分已经超过设计使用年限并且经历了半个世纪的风吹日晒雨淋，存在裂缝、钢筋锈蚀等不同程度的结构性破坏，承载力已经不能满足安全要求，并且随着经济社会的发展后期大部分渡槽附近又修建了许多房屋等建构筑物，若垮塌将会对这些建构筑物产生安全影响，严重影响人民群众人身财产安全，因此需要对这些渡槽进行拆除。这些渡槽大多具有跨度大、墩身高等特点，采用人工与机械拆除存在着安全风险大、效率低、成本高等缺点，因此最合适的拆除方法为爆破拆除。鉴于爆破拆除大多是在环境复杂的条件下进行，且起爆网路复杂庞大，因此必须通过设置合理的延时时间实现渡槽的有序准确倒塌，确保其不对周围建构筑物产生任何安全影响，若延时时间不精确导致起爆网路不能完全按设计的起爆顺序起爆，将会对周边建构物产生严重的安全影响。本文结合工程实例，阐述了怎样通过合理设计，精确施工，在确保爆破质量与安全的前提下，实现渡槽精准倒塌的过程。

1 工程概况

1.1 工程简介

娄底市白马灌区2016年度续建配套与节水改造项目何公桥渡槽位于涟源市荷塘镇观桥村(原何公桥村)，渡槽整体分为10节段，总长为319 m，进水口节段和出水口节段均为15.5 m，其他8节段每节长均为36 m(分段搭接点在两槽墩之间)，渡槽共计有18个排架。建筑物高度约40 m(包括渡槽槽身)。渡槽的拆除拟采用机械与控制爆破相结合的方式拆除(见图1)。

图1 渡槽纵向结构

1.2 周边环境

渡槽距北面寺庙的距离约为2 m，寺庙位于15号、16号排架之间(13#、14#梯形墩之间北侧)；14号排架北侧(12#墩北侧)有距离约0.8 m的砖房一栋；18号排架距南侧白色民房约为49 m；渡槽距南侧土房距离约为6 m，土房位于13号、14号排架间(10#、11#梯形墩之间)的南侧；12号排架(10#墩)位于河水中；8～11号排架(6#梯形墩到9#梯形墩)置于农田间，相对位置较宽松；5～7号排架(2#梯形墩到5#梯形墩之间)距南北两侧民房距离均约为22 m；有水渠一条贯穿9号排架。周围环境如图2所示。

图2 周边环境

1.3 工程结构

渡槽支撑墩呈梯形，共18个，高度为5～40 m，由4根从底到顶的主支撑杆与中间若干个从底到顶依次减小的矩形横撑组成，矩形横撑之间的间距约为4 m，主支撑杆厚度为30 cm，宽度为30 cm，矩形横撑截面尺寸为高度50 cm，宽度30 cm(见图3～图4)。

图3 梯形支撑结构

图4 梯形支撑结构主视图

1.4 工程特点

1)待拆渡槽周围有民房等建、构筑物，爆破时必须严格控制倒塌方向和飞石距离。

2)梯形墩支撑梁为薄壁结构，钻孔数量多，装药填塞困难，爆破时易产生飞石，必须加强防护，控制飞石对周围建筑物的危害，确保安全。

3)钻孔数量大，必须确保每个药包准爆，技术难度和要求高。

4)严格控制单响药量，保证爆破振动对周围建筑不产生任何危害，同时还要注意渡槽落地时的振动影响。

5)爆破时所有机械设备和人员必须全部清出现场。

6)渡槽下方有用电通信等设备，应该提前进行拆除或转移，以避免爆破拆除渡桥时对当地通信用电等造成影响和损害。

7)渡桥横跨道路之上，因此，对渡桥控制爆破后的坍塌体实行二次破碎切割，便于快速将渣土清除，以便当地道路的正常通行，因此在爆破当天需要配备相关的挖运设备。

2 爆破方案

2.1 技术难点

1)必须使渡槽按设计方向准确倾倒，技术难度较大。

2)薄壁结构，飞石难控制。支撑主梁壁厚较薄，最小抵抗线较小，爆破时容易产生飞石，安全防护要求高。

3)钻孔数量大，技术要求高。

2.2 爆破方案的选择

1)对地面以上部分采取定向爆破的方法进行拆除，对地面以下的基础和倒塌后的爆堆采用液压破碎锤或液压剪破碎剪切的方法拆除。

2)对12#梯形墩以及11#梯形墩与13#梯形墩之间渡槽槽身、桁架等采用机械拆除，其他梯形槽墩采取开窗口、断钢筋、预留支撑板块、定向控制爆破的方法施工。

3)为避免杂散电流对爆破产生影响，起爆器材全部采用电子雷管，确保爆破中的安全。

同时，对槽墩倒塌方向、爆破切口位置、钻孔方向进行了比选：

1)倒塌方向选择：1#槽墩至11#槽墩采用向西定向倒塌，13#槽墩至18#槽墩采用向南定向倒塌，12#槽墩采用机械拆除。

2)爆破切口位置选择。对于1#墩，爆破下切口高度离地面50 cm，其中倒塌方向(西侧)②根支撑杆分别连续布置9个孔(钻孔时注意避开横撑位置)，倒塌方向反向(东侧)②根支撑杆分别连续布置5个孔；对于2#～9#墩，底切口布置在离地面最近的第①个矩形横撑以上50 cm，其中倒塌方向(西侧)②根支撑杆分别布置9个孔，其中距离地面最近第①个横撑以上50 cm分别连续布置5个孔，距离地面最近的第②个横撑以上50 cm分别连续布置4个孔，倒塌方向反向(东侧)②根支撑杆分别连续布置5个孔；对于10#墩，底切口布置在离地面最近的第①个矩形横撑以上50 cm，其中倒塌方向(西侧)②根支撑杆分别连续布置8个孔，倒塌方向反向(东侧)②根支撑杆分别连续布置5个孔；对于11#墩，底切口布置在离地面最近的第①个矩形横撑以上50 cm，其中倒塌方向(西侧)②根支撑杆分别连续布置5个孔，倒塌方向反向(东侧)②根支撑杆分别连续布置2个孔；对于12号墩采用机械拆除；对于13#～18#墩，底切口布置在离地面以上50 cm，其中倒塌方向(南侧)②根支撑杆分别连续布置9个孔(钻孔时注意避开横撑位置)，倒塌方向反向(北侧)②根支撑杆分别连续布置2个孔。各炮孔布置如图5所示，爆破区域划分如图6所示。

图5 炮孔布置

图6 爆破区域划分

3 爆破参数

3.1 切口尺寸的选择

1)切口形式。根据本次渡槽高大的特点，切口采用正梯形，以利于顺利倒塌[1-2]。

2)切口高度(H)设计。1#墩爆破切口高度为2.4 m，2#～9#墩爆破切口高度为4.9 m，10#墩爆破切口高度为2.1 m，11#墩爆破切口高度为1.2 m，13#～18#墩爆破切口高度为2.4 m。

爆裂切口的下沿根据实际情况设置，目的是避开倾倒反向检查口带来的反向支撑不够的因素，使反向有足够的支撑，保证倾倒不发生偏差。

3)爆破范围确定。因梯形桥墩仅有④根主支撑杆，各梯形墩切口爆破参数如表1所示。

表1 梯形墩切口爆破参数

3.2 爆破参数选择

表2 渡槽爆破参数

4 起爆网路

4.1 起爆器材选择

为使渡槽能够按照爆破拆除设计方案安全、准确地倒塌在预定范围内，选择可靠性高、安全性好的起爆网路是十分必要的。为避免在施工过程中外来电流的作用导致误爆、早爆事故，因此本工程起爆器材全部采用电子雷管起爆系统对渡槽进行爆破拆除。起爆器使用专门的起爆器。

4.2 起爆延时分段设计

现场进行爆破作业时，技术员必须首先对电子雷管进行检测，然后使用专用起爆器按设计的时间对每发电子雷管进行延时时间设定，并根据延时时间对每发电子雷管进行编号，确保每一发雷管顺序号对应一个具体的延时时间，各支撑杆炮孔内电子雷管延时时间如表3所示。

表3 电子雷管延时时间设置

4.3 起爆网路连接形式和起爆方法

1)本工程使用电子雷管起爆网路，可以在应用现场对延时时间等参数进行设置和重新修改。

2)使用前应在可靠防护下，使用专用仪表逐发检验合格。

3)加工起爆药包时，应先用与雷管外径相当的木质或竹质锥子在药卷一端中心位置扎一孔，然后将雷管全部插入药卷内，并用本身的脚线将雷管固定，严禁使用雷管直接向药卷内拧插。

4)并联母线使用，确保每一发尾线卡与母线接触良好，采用单个专用起爆器起爆。

5)为确保准爆，爆破区域一网路与爆破区域二网路同时用两个专用起爆器分开起爆，每一爆破网路的雷管总数不得大于300发(见图7)。

图7 电子雷管并联起爆网路

5 爆破效果

爆破区域周边150 m范围内为警戒区域，共设置警戒点8个。项目从进场施工到爆破完成仅用了10 d，炮孔424个，使用乳化炸药总量214.5 kg、雷管424发。爆破后，渡槽充分解体，1#～11#墩向西定向倒塌，13#～18#墩向南定向倒塌，后坐距离控制在5 m内，倒塌范围控制在10 m以内，爆破效果符合设计要求(见图8)。