大桥爆破拆除方案探究

王磊+孙欣

摘 要：原长沙湘江南大桥为一座病害严重的危桥，上部为预应力混凝土连续箱粱结构。本文在综合考虑工期、成本及拆除安全、爆破参数的计算分析等情况后，最终选择了爆破拆除方案并使拆除施工取得了成功，验证了爆破拆除方法的可行性，为今后桥梁拆除施工提供了宝贵的经验。

关键词：湘江南大桥 拆除 爆破

1.工程概况

湘江南大桥跨越湘江，桥宽24m，因原建的老桥设计荷载、设计水位偏低，桥梁宽度也不能满足地区和道路本身规划要求，而且现病害严重，不能长久使用，因此决定拆除重建。重建桥梁分为三部分：先施工东、西辅桥，待辅桥施工完通车后进行原主桥的拆除；原主桥拆除后进行新主桥的施工。已施工完东西辅桥后原主桥与辅桥关系横断面如图1所示。

1.1施工环境及拆除施工特点

本桥位于湘江下游，桥址处河床平坦，第四系冲积物厚度较薄，桥位地层主要有第四系人工堆积物、河流冲积物（亚黏土、细砂、圆砾）组成。最大洪水发生在4～8月，且主要集中在4月下旬至6月；10月至第二年2月为枯水期。一般水位30～32m、最低枯水位为23～26m。河道为Ⅵ级航道，枯水期极端低水位时水深1m左右，通航困难。

桥位两侧为新修建的辅桥，桥面净距为2m，桥墩之间净距为8.48m，两桥平行且墩位对应。东侧（上游）距京广铁路上行线跨湘江南大桥净距约68m；河两岸上下游均有居民房屋；北桥头以北约80m有一座宽50m的三跨连续箱梁桥。两岸居住人口较密集，桥上交通较繁忙，人员流动频繁。

1.2老桥结构

老桥全长200m，宽26m，为双幅预应力钢筋混凝土连续箱梁桥，单幅宽13m。

老桥上部结构箱梁单幅底板宽 5.6m，顶板宽12.6m，梁高为2.2m（箱梁中心线处）；在支点位置处设置横隔板。箱梁一般横断面如图2所示，下部结构桥墩钢筋混凝土墩帽，薄壁墩身，墩帽顶横桥向宽度为7.6m，顺桥向宽度为2.7m。墩身横桥向宽度为4.1m，顺桥向厚度为1.6m，桥墩基础分为扩大基础和桩基础两种。

1.3拆除要求及特点

（1）上部结构拆除前应对桥上及桥下管线进行迁移，保证管线通畅。

（2）桥梁拆除时应保证河道通航和行洪，尽量减少河道封航时间。

（3）拆除过程中要保证已建成的东、西辅桥的安全。

（4）拆除杂物需运出现场，不得堆放在桥下，影响行洪和通航。

2.老桥拆除方案

2.1方案比选

根据老桥的特点以及拆除施工环境和拆除要求，确定拆除方案前对以下几种方案进行了比较和分析。

2.1.1几种拆除方案说明

①方案一：采用顶推拆除的方法

采用反向顶推方法将梁段顶推至北岸采用分段破碎进行拆除，箱梁顶推离开桥墩后直接将破碎机停至墩位旁将桥墩破碎拆除。

②方案二：箱梁采用分段切割吊装拆除的方法在老桥梁面上纵向拼装吊装支架，并安装吊装落梁设备。单跨箱梁分段利用专用线切割机切割吊装拆除，将梁段落于岸滩或水中船舶上，岸滩上梁体用破碎机直接凿碎后汽运至指定地点弃放，落于水中船舶上梁段再切割成小块吊装运输至指定地点进行破碎。

③方案三：爆破拆除

定向爆破下部结构，下部按照指定的方向倾倒于河床上后，在河床上再对倾倒的结构进行破碎解体拆除。

2.1.2方案比较

对以上三种拆除方案的优缺点比较如表1。

2.1.3方案选定

通过上述三种拆除施工方案比选，考虑拆除时间正值枯水期，水位极低，河道基本无法通航，同时在参照其他桥梁和城市建筑物成功拆除经验、论证爆破拆除可行性的条件下，最终决定采用爆破拆除的方法。

爆破拆除方法总体概述：爆破桥墩，使上部结构垮塌于河床上后在河床上再对梁体和墩身进行破碎解体拆除。为了降低爆破震动和上部结构落地时的震动，爆破施工按照松动爆破、依次逐跨倒塌的方式进行，爆破设计时采用多段延时起爆技术，按预定的顺序逐座桥墩起爆再在河床上进行解体破碎清理。

3.定向爆破施工技术3.1预处理

根据结构特点及周围环境，在距离桩顶面1.5m采用YT-28气腿式钻岩机钻孔，使砼和钢筋分离并扩大钻孔，切割部分钢筋，爆破时使混凝土脱离钢筋，钢筋屈服失稳的速度加快，降低堆积物的高度。

3.2爆破参数设计

3.2.1定向爆破参数设计

①爆破部位：在墩身根部钻爆破孔、装药，待墩身部分爆破完成后再处理墩身以下部分。

②炮孔参数设计：最小抵抗线（W）取0.4m，炮孔直径（d）选择直径40mm的钻头钻凿炮孔，钻孔深度（l）取l为1.2m，孔距取 45cm，排距取45cm，单排孔数（n）8个，排数10排，孔数80个。

③单孔装药个数2个。

3.2.2装药量计算

以1号桥墩为例，取单孔装药量Q=0.45kg；单柱装药量为36.0kg。

其定向爆破时桥墩爆破参数见表2。

3.2.3起爆网络设计

导爆管起爆和电起爆相结合，采用多段延时起爆技术，一次性同时点火，使上部结构向岸边逐跨倒塌，起爆顺序根据1号桥墩→2号桥墩→5号桥墩→4号桥墩→3号桥墩依次起爆，延期时间间隔见表3。具体做法为：孔内为非电导爆管毫秒延期1段、3段和5段雷管，网路连接采用大把抓，每三竖排炮孔的非电导爆管为一把，每把用两发瞬发电雷管反向连接，电雷管用串联方法连接到起爆器上，连线导通后合闸起爆.

3.3墩身和基础爆破参数设计

炮孔排列方式采用多排孔相结合的布孔方式，采用多排孔时炮孔成梅花形布置。

（1）爆破参数如下：炮孔直径为40mm。炸药选用2#岩石硝铵炸药或乳化炸药，药卷直径为32mm；炮孔深度为台阶高度；最小抵抗线0.6m；炮孔间距1.0m；列距1m；单孔装药量1.0kg。

（2）装药和填塞

装药：装药前先要验孔，装药结构见图3。

填塞：填塞长度0.6m。

（3）延期时间和爆破网络

在保证安全情况下尽可能采用微差爆破，相邻段微差时间间隔50～75ms为宜；可采用电爆网络或导爆管起爆网络的起爆方式。

电点火线路必需使用同厂、同批、同桥丝的电雷管。电雷管误差值康铜桥丝为0.3Ω，镍铬桥丝为0.8Ω。使用专用欧姆表检测电雷管和电点火线路。

3.4爆破结果

经过精心爆破设计和现场操作，老桥爆破拆除施工安全顺利完成，桥墩爆破过程和梁体倒塌完全按照设计进行，箱梁垂直落于河床上。爆破对两侧辅桥和周围建筑物造成影响。

4.爆破安全校核及安全防护措施

4.1安全距离计算

（1）爆破振动速度安全允许距离计算

V—安全允许振动速度，V=2～3cm/s，取2cm/s

K—相关系数，k取250

K′—相关系数，K′取0.50

Q′—单响最大药量，Q′=2.52kg

R—爆点中心至最近保护物距离

a—相关系数，a=1.5-2.0，取2.0

经计算，具体如表4。

（2）爆破冲击波安全允许距离

爆破时必须采取防护措施。安全防护措施主要采用近体防护与间接防护相结合，装药完成后被爆破桥墩要用多层稻草、钢丝网和彩条布直接紧贴防护，在离桥墩2～2.5m处用脚手架和竹夹板搭设防护墙进行间接遮挡防护，防护墙高6m，采用切实有效的防护措施后爆破飞石可控制在50m以内。

4.2爆破震动速度校核

一般砖房、非抗震的大型砌建筑物，安全允许振速为2.0～3.0cm/s；

钢筋混凝土结构房屋，安全允许振速为3.0～5.0cm/s。

本方案取不同距离校核振速，如表5所示。经计算对两侧桥墩的爆破振动V=2.55cm/s，小于规程的要求，无安全影响。

4.3塌落震动的防护

将整跨箱梁下方地面上铺垫1.5～2.0m黄土后加稻草，保持松散状态，作为箱梁落地过程中的缓冲层可减少振动的影响。

5.结束语

综上所述，湘江南大桥的拆除施工涉及到东西辅桥及铁路桥的安全问题，施工难度较大，但是经过施工单位多次验算及讨论后确定了爆破拆除的施工方案，拆除工作获得圆满成功，为今后的类似施工提供了宝贵的经验。

参考文献：

[1]GB6722-2003.爆破安全规程[S].北京：中国标准出版社，2013.

[2]交通部第一公路工程总公司.公路施工手册：桥涵（下册）[M].北京：人民交通出版社，2000.