复杂环境石拱桥爆破拆除

复杂环境石拱桥爆破拆除

朱超

宏大爆破有限公司广东广州510000

摘要：随着我国的不断发展，对于一些旧的石拱桥要实施拆除。本文通过精心设计，精细布孔，精确装药，严密防护，毫秒微差延时起爆，有效控制了桥体塌落对地面的冲击强度、个别飞散物、空气冲击波对附近民房的影响，取得了良好的爆破效果。

关键词：石拱桥；爆破拆除；精心设计；严密防护

引言

本文涉及的待拆石拱桥建于上世纪50年代，总长为144m，桥高12m，桥面宽9m，桥面有0.2m厚度的混凝土，石拱跨3孔，每孔长42m，中间两桥墩上四个小孔为条石砌成的石墙；桥墩属条石椭圆柱体结构，内有块石水泥填充，但饱合度差易漏气；距大桥南岸150m处有在建楼房，桥头15m有便道；北岸20～50m处有民房和发射塔，离桥头最近的民房距离为20m需要保护，上游方向有天然气管道通过河床，东西两边为河道和空地。

1爆破设计基本思路

石拱桥的静力特点是：拱的两端不仅有竖直反力，而且还有水平反力，拆除石拱桥的要点是；破坏拱轴，解除支撑。将炮孔布置在起主要承载作用的桥墩和桥拱上实施爆破，整个被拆桥就会由于重力的作用失稳而原地坍塌。本次拆除的石拱桥有四个部分：桥面、桥拱（大拱顶上支撑了10个小拱）、桥墩、桥台。只要桥墩和桥拱破坏充分，该大桥就能彻底解体垮塌。桥台在桥两端，分别与江边土坡接触，其条石镶入土体中。待桥主体爆破后，用机械方式破碎桥台。爆破拆除主体结构时：（1）桥墩、桥拱、桥面应一次性炸塌解体；（2）严格控制爆破飞石、爆破震动、桥体构件塌落冲击地面引起的震动、空气冲击波、噪声等有害效应；（3）采用毫秒微差爆破技术，严格控制一次齐爆药量；（4）预处理的所有环节，均应预防意外事故发生，如桥面人工、风镐，甚至破碎机械手段，均要考虑人员流动影响，上下层面作业碎石掉落砸伤影响，桥面结构强度承受大型破碎机械动载荷引发桥面断裂的影响等等。

2工程难点

（1）本次爆破的淯江大桥距离民房较近，又处在城区边沿，车辆和行人较多，桥面的预拆除工作量较大。（2）工期要求紧。（3）施工环境复杂，处于河道中央，水深2m～3m，且条石结构易漏气，打孔、装药和防护要求高。

3爆破参数设计

3.1布孔原则

根据爆破拆除方案，炮孔布置遵循如下规则：（1）桥面炮孔布置在各拱拱顶，沿横向炸透拱圈的全截面；桥面钻孔要找准拱圈，在中间打垂直孔，孔深应超过拱圈的中轴；（2）每个桥墩上方的3个拱脚和横墙均布置炮孔，破坏高度足够；（3）桥墩水面上方布置水平孔，水面下方布置斜孔，保证桥墩破坏充分；（4）布孔方式全部采用梅花形布孔。

3.2孔网参数

1）桥面

拱顶处的桥面厚0.8m（其中有0.2m厚度的水泥路面），桥面宽9m，孔深L取0.55m，最小抵抗线W取0.3m，孔距a取1.0m，排距b取0.5m，3排炮孔，每排9个，桥面需爆破3个拱顶，布孔81个。

2）桥墩

桥墩宽度为8m、厚度为4m、高度为5m。桥墩水面上方两面打水平孔，孔深L取1.4m，最小抵抗线w取1.2m，孔距a取0.9m，排距b取0.9m。3排炮孔，每排9个，2个桥墩共108个炮孔。桥墩水面以下部位在临近水面按45°夹角斜下方两面打孔，目的是打孔方便并且破碎桥墩水下部分。孔深L取3.0m，最小抵抗线w取1.9m，孔距a取0.9m，排距b取0.9m。1排9个炮孔，2个桥墩共36个炮孔。

3）拱脚和横墙

拱脚和横墙的厚度B为0.7m，宽度8m，孔深L取0.45m，最小抵抗线w取0.35m，孔间距a取0.5m，排距b取0.5m。一个桥墩体上方有两个拱脚和一个横墙，每个拱脚和横墙各打3排炮孔，总炮孔数为280个。

3.3药量计算

单孔装药量由下式计算获得：Q=qV

式中：Q—单孔装药量，kg；

q—炸药单耗，kg•m-3；

V—单孔负担体积，m3；

由于石桥空隙多，内部不密实，爆炸能量可能会逸出，故应适当增加药量，一般为常规单孔装药量的1.5～2倍。经计算，桥面主拱顶单孔装药量120g，实际取150g；桥墩水面上方单孔装药量340g，实际取400g；桥墩水面下方单孔装药量730g，实际取900g；桥拱及拱直墙单孔装药量120g，实际取150g。主拱顶炮孔81个，装药12.2kg；桥墩炮孔144个，装药75.6kg；拱脚及横墙炮孔280个，装药42kg；总装药量为129.8kg。

3.4起爆网络

孔内采用毫秒微差非电雷管，传爆网路采用非电毫秒微差雷管并联网路。用双发电雷管进行全串联电爆网路引爆，电雷管的阻值在起爆前需严格检测，并筛选出阻值差异较小者作为起爆网路引爆雷管。

4爆破安全技术与防护措施

4.1震动控制措施

震动主要是爆破震动和桥梁塌落冲击地面的震动。

（1）爆破震动：炮孔全部在地面以上爆破，只有桥墩和桥头与地面与地面接触，且石桥链接处均有缝隙减小了震动，石桥与民房之间是松软的黏土地质，震动衰减快，根据以往经验，爆破震动影响较小。

（2）塌落震动：为了减轻整体桥梁塌落冲击地面的震动影响，分成5个起爆区，每个跨起爆区又安排多段毫秒起爆，本工程埸落淯江中可以不考虑震动影响，在加上分段起爆后的材料被炸零散塌落，形成交错搭接，减缓后掉落构件的冲击影响。

4.2安全防护措施

由于民房距桥头较近，为了保证安全，采取了严密的防护措施。在每个炮孔部位，内层都用砂袋，中间用棕垫和竹席，外层用彩条布，用铁丝箍扎，然后再重复使用前面的材料实行双层捆绑防护。桥面上的炮孔使用砂袋压孔覆盖防护。起爆前，警戒区内和民房内的人员全部清场后再点火起爆。

5警戒范围、安全技术措施和爆破效果

根据爆破飞石及冲击波安全距离的计算结果，将大桥爆破的安全警戒范围确定为200m，爆破时，禁止在此范围内有人员出现或走动。

6爆破效果

爆炸后，拱桥崩塌并完全解体。爆破渣全部落入河中。块大小适中，爆破高度不够高。它可以直接用机器清理。爆渣喷入河中的喷雾对爆破产生的粉尘有良好的吸附作用。TC4850传感器在爆破过程中用于实时监测。以桥梁最近的建筑物为基础的粒子振动的峰值速度为1.2cm/s小于安全允许的振动速度，并且不会产生飞石。爆破后，周围的受控物体完好无损。在爆破过程中，根据设计顺序和拆除的预期目的，对桥墩，桥拱和桥台进行爆破。桥墩被完全破坏，桥面塌陷并完全瓦解。爆破振动对周围结构没有任何影响。警告范围内未发现飞石。爆炸桩没有表现出异常高度，这与预期的结果一致，有利于机械清除，爆破非常成功。

结语

爆炸根据设计的爆炸顺序进行。爆炸后，桥内的所有内部瓦解的尸体掉入河中，并在上游约3米处倾倒。爆破桩平整，砌块温和，可直接用机器清理。石拱桥的爆破切口应首先设置在主拱拱顶，拱门和腹拱拱顶处。这可以有效提高爆破反应堆的破碎程度。其次，考虑到工程实际情况的安全系数和爆破效果，可以增加拱柱。拆除切割。正确设置炮眼爆破切口和孔的参数有助于更好地控制爆破施工，减小爆破的影响范围，达到理想的爆破效果。

参考文献：

[1]赵飞，赵明生，池恩安，等．石拱桥的爆破拆除实践［J］．爆破，2014，31（1）：100-102．

[2]吴远林，詹振锵，池恩安．兴钛石拱桥爆破拆除的数值模拟研究［J］．工程爆破，2013，19（3）：42-45．

[3]冯剑平．桥梁结构的爆破拆除数值模拟优化研究［D］西安：长安大学，2016．