三峡四期蓄水清库工程“最后一爆”——涪陵白涛旧乌江大桥拆除爆破

2012-05-13 09:56汪龙孟祥栋杨永刚

重庆建筑 2012年2期

汪龙，孟祥栋，杨永刚

（重庆市爆破工程建设有限责任公司重庆 400020）

1 工程概括

1.1 白涛旧乌江大桥概况

白涛旧乌江大桥位于重庆市涪陵白涛镇上游约200m，下距乌江河口约27km，是目前连接重庆建峰工业集团有限公司江东生产区与江西生活区之间的通道。该桥为6孔净跨60m的钢筋混凝土双曲拱桥，全长455.35m，桥面宽度净7+2×1.0m人行道，桥面标高185.0m（黄海高程），拱圈矢高10.0m。上部结构桥面人行道板、护栏及拱肋均为预制构建，现场拼装组成。下部结构桥墩为现浇混凝土空心墩，桥台为混凝土引桥式桥台。

三峡水库蓄水后，桥位处三峡水库百年一遇回水水位为186.22m，二十年一遇回水水位为180.35m。从安全角度出发，设计洪水位已超过现桥面标高，不能满足正常使用要求。根据《长江三峡工程水库淹没处理及移民安置规划大纲》，建峰乌江大桥必须拆除。

1.2 周边环境

待拆除乌江大桥位于城镇边缘，桥下水道目前通航小型客、货船，船流量较少，大桥上游约500m处有取水头，90m处有110kv过江输电线路，下游200m处水下江底有顶埋式天然气过江管道，400m处有码头。两桥头外均有农舍及厂房等建（构）筑物。周边环境图见图1。

图1 周边环境示意图

2 总体拆除方案

2.1 拆除方式

由于施工期正值乌江蓄水期，施工工期又较紧，采用人工或机械拆除会延误工期，且存在较大的安全隐患，所以采用爆破拆除的方式。

2.2 总体方案

根据业主进度要求及现场实际情况，采取一次性爆破拆除桥体、桥墩，待条件成熟后再伺机拆除墩座的总体拆除方案。

2.3 桥体、桥墩和墩座爆破方式选定

桥体部分（桥面系和桥拱）采用微差控制爆破拆除。

桥墩部分：本桥桥墩为空心墩，恰好满足水压爆破的条件（即：将容器式的结构物注满水，起爆悬挂结构物水中的药包，利用水作中间介质，传递爆炸压力，达到破坏结构物的目的，并使爆破震动和碎块飞物受到有效控制），因此空心桥墩采用水压爆破，对于墩迎水、背水防撞加厚部分（2.5m厚）可采用垂直钻孔辅助爆破，保证爆破破碎效果。

墩座待爆破拆除桥墩露出水面后，采用深孔爆破拆除。

2.4 总体安全防护措施

桥墩水压爆破和深孔爆破时，其爆破能量都位于水中传播，而由于水中爆破的破坏力主要来自爆破时产生的水中冲击波。为使水中冲击波得到有效的衰减，本工程采用四道气泡帷幕，其中两道位于新建建峰大桥与待拆除红桥之间靠近新建大桥位置，另两道位于新建建峰大桥与取水井之间靠近取水井位置，以保护新建建峰乌江大桥和取水井不受爆破引起的有害效应破坏。

气泡帷幕的设置：采用平行距离1m的两道钢管，在每道钢管两侧开设两排小孔，通过高压胶管相连，构成四根柔性气泡帷幕管，并置于水底，利用空压机向其中输入压缩空气（每米风管风量不小于0.008m3/s），从而气泡从小孔不断向外射出。受浮力作用，气泡群由水底向水面不断运动，形成一道气泡帷幕。

桥体控制爆破及桥墩水压爆破时，主要采用被动防护和主动防护相结合，采用覆盖和遮挡等防护手段进行防护。

3 爆破方案

3.1 桥梁上部结构爆破方案

采用微差浅孔控制爆破，同时为保证上部结构能充分解体，在拱圈与拱上小隔墙结合处放置裸露切割药包，并采用沙袋对其覆盖，以保证能充分利用裸露切割药包能力，预防冲击波危害。其钻孔布置见图2，爆破参数见表1。

3.2 空心桥墩拆除方案

由于白涛旧乌江大桥的桥墩为空心钢筋混凝土椭圆形柱体，采用水压爆破较为合理；但由于其厚度不均匀，两端椭圆形区域壁厚为2.5m，中间区域两长方体壁厚为1.25m，采用水压爆破时，可能会造成两端壁厚较厚区域解体不充分，在进行水压爆破的同时，在两端椭圆形区域进行垂直钻孔辅助爆破，以确保该区域内充分解体。

桥墩的形状为椭圆形柱体，其内腔为长7m、宽2.5m、高30m的长方体空腔，其两侧圆弧侧壁厚2.5m，两侧长方体直边壁厚1.25m。实测混凝土的抗压强度为25MPa，抗拉强度为6.0MPa。根据实际条件，炸药放在椭圆形空腔内，多排多层分段式装药，采用水压爆破。实施爆破前，根据桥墩实际材质制造一高10m的实体模型，进行1﹕1的同等环境下的实体爆破模拟实验，以期确定合适药量，确保爆破效果。由于爆破作业时有水，所以采用防水效果较好的乳化炸药、非电雷管，导爆索传爆。

3.2.1 药量设计

（1）经验类公式

考虑结构物形状尺寸的经验公式：

式中：Q为装药量，kg；kb为爆破方式系数，敞口爆破时，kb=0.9～1.2，闭口爆破时，kb=0.7～1.0；kc为结构物材质系数，对于砖混凝土，kc=0.1～0.4，对于钢筋混凝土，kc=0.5～1.0；kd为结构调整系数，对于矩形截面，kd=0.85～1.00，对于圆形和正方形截面，kd=1.0；δ为结构物壁厚，m；B为结构物内径(圆形)或边长(矩形)，m；L为结构物的长度或高度，m。

图2 钻孔示意图

（2）利用冲量及能量准则导出的半经验半理论公式

表1 钻孔爆破参数表

式中：Q为装药量，kg；δ为结构物的壁厚，m；R为结构物的内半径，m；k2为结构物的坚固系数，与结构物内半径和壁厚的比值有关；k为装药系数，与结构物材质、强度和要求的破碎程度以及碎块抛掷距离有关，对于砖混凝土：根据要求的破碎程度，k=1～3；对于钢筋混凝土：①混凝土局部开裂，但未脱笼，基本上无碎块抛出时，k=2～3；②混凝土炸开炸散、部分脱笼、碎块抛掷距离在20m以内时，k=4～5；③混凝土炸飞、主筋炸断、碎块抛距20～40m时，k=6～12。具体药量待1:1实体爆破实验后确定。其计算结果见表2。

表2 桥墩水压爆破药包药量计算表

3.2.2 药包布置

采用多排多层装药，层高为2.0m，排距为1.5m，靠两端圆弧侧两排药包药量比中间各排的药量要大。起爆网络采用导爆管雷管结合导爆索的导爆索起爆网路，并做好起爆器材的防水处理。各个药包通过导爆索起爆，导爆索通过导爆管雷管起爆。

4 爆破网路设计

桥体、桥墩钻孔辅助和墩座深孔爆破控制爆破采用非电微差导爆管网路，桥墩水压爆破采用导爆管—非电导爆管雷管网路。为保证大桥总体的破碎效果，设计的微差时间要满足前半跨已下落一段距离后，后跨才开始起爆。

爆破网络采取并串联方式，采用低段传爆、高段起爆的方法实现微差控制爆破，减少一次起爆的孔数（排数），减少齐爆药量，以减少爆破地震波、冲击波等爆破产生的危害对新建乌江大桥、取水井、码头等周围建筑物和设备、人员的影响。

具体做法为：由1～6孔（齐爆药量小于安全齐爆药量）并联为一组，同一组的导爆管雷管同段别，各组从远至近采用从低到高段别的延期导爆管雷管实现分段。各组之间用瞬发导爆管雷管串联在一起，分段间隔时间取岩石振动周期（约50ms）1/2的奇数倍，震动将会减弱。本工程微差间隔时间△T=50ms，使用导爆管雷管段别为1、3、5、7、8、9、10、11、12、13、14、15段。以3孔齐爆为例，微差爆破起爆网路。

图3 起爆网络示意图

5 安全技术校核

5.1 需保护建筑物的安全参数

需要保护的建筑物与爆破区域的实际距离、建筑物的安全振动速度等数据见表3。

表3 需保护建筑物的安全参数表

5.2 周边建筑物爆破地震安全验算

只有爆破产生振动速度小于建筑物的安全振动速度，建筑物才是安全的，各建筑物的安全验算如下：

静下来，又在想魏昌龙。表里如一的人迟恒见过，康复医院的精神病人、疯子里面有，正常人没有，只有反差的大小，自己不也言不由衷、装腔作势。尾砂库治理工程存在偷工减料，魏昌龙既然清楚，就肯定卷进去了，库有险，他会不会不顾一切拚命捂住？他的任务是来搞人物专访，他可以在芳草丛中采撷花朵拚出一盘供人观赏的锦盘，可现在，魏不为人知的一面已与一个潜在的巨大危险紧联在一起，他想决定件事，但一张面具，他说不清是珍惜还是顾忌，又很犹豫。

（1）爆破地震对新建乌江大桥的安全验算

爆破点距离新建乌江大桥最近的距离为R=90.0 m，齐爆药量为Q=500kg，V安=4.5cm/s。

爆破对新建乌江大桥是安全的。

（2）爆破地震对取水井的安全验算

爆破点距离取水井最近的距离为R=500.0 m，齐爆药量为Q=500kg， V安=0.5cm/s。

爆破对取水井是安全的。