爆破与机械拆除技术在下承式预应力混凝土系杆拱桥拆除中的应用

董志远， 陈 磊， 全学军

（浙江省交通运输科学研究院，浙江 杭州 311305）

下承式预应力混凝土系杆拱桥结构是由拱肋、吊杆、系杆和桥面梁板等协同工作的结构体系，该体系为外部静定，内部多次超静定，对自身稳定性要求高[1]。与新建桥梁相反，桥梁拆除是一个逐步破坏受力体系的过程[2]。对于拱桥这种受力复杂的桥梁，传统逆序拆除可能因结构失稳而发生坍塌事故，因而多采用机械拆除或者爆破拆除[3]。

1 工程概况

台州市路泽太一级公路跨机场迎宾大道高架桥为双线分开的各二车道公路桥，全桥分为北侧10跨、南侧9跨跨径20 m引桥以及中间单跨60 m主桥。主桥上部结构为下承式预应力混凝土系杆拱，计算跨径为60 m，拱轴线为二次抛物线，拱轴线方程为y=4fx/L-，计算矢高12 m，矢跨比为1∶5，纵梁、拱肋均采用160 cm×100 cm矩形实心梁，全桥共12对吊杆，吊杆采用OVMDS5-61拱吊杆专用拉索体系，桥墩采用双墩式方柱墩，边长1.4 m，桩基接承台结构。引桥上部结构为后张法预应力空心板梁，桥墩采用双柱式圆柱墩，直径1.0 m。

因台州市路泽太一级公路扩建需要，对高架桥进行拆除。

2 难点分析

1）桥梁周边环境复杂，拆除影响大。桥梁下方及周边存在天然气、自来水、通讯光缆、军用管线、高压铁塔等种类繁多且复杂的管线，附近还存在民房、在建工地、厂房等。爆破拆除时，爆破振动、爆破飞石和爆破冲击波会对周边的建（构）筑物造成较大影响。

2）拆除工程量大。总计需要爆破拆除引桥44根圆柱墩、主桥8根方柱墩，钻孔装药工作量大，爆破拆除后还需要大量的机械凿除施工。

3 拆除工艺

为减少封闭交通的时间，简化拆除工序，采用浅孔水平孔爆破原地破碎坍塌的拆除方式，即整体一次性爆破拆除主桥、引桥墩柱，使桥梁整体自主桥分别逐跨向南、北两侧倒塌，然后采用机械原地拆除回收利用。见图1。

图1 桥梁爆破拆除工程流程

3.1 拆桥预处理

为方便爆破拆除施工，保证桥梁能够整体坍落，便于后续的机械破碎拆除，需要进行预处理，即爆破拆除前先拆除桥面路灯、水管、电缆线、湿接缝、防护栏等桥面系和附属结构以及主桥桥墩间连系梁等。

3.2 爆破拆除

3.2.1 爆破参数设计

1）引桥桥墩。孔位水平布置，孔径均为42 mm，从下而上单孔布置；最小抵抗线0.5 m；炮孔深度0.75 m；最底两孔炸药单耗量1 800 g/m3，其他孔为每上升两排降低炸药单耗200 g/m3；堵塞长度0.30 m；单孔装药量0.45 kg，装药长度0.45 m。见图2。

图2 引桥各墩炮孔布置和装药

2）主桥桥墩。每根墩柱从地面起至横梁底部4.0 m段沿垂直中心线每排布置2孔；最小抵抗线0.46 m；炮孔深度1.10 m；最底两孔炸药单耗1 800 g/m3，其他孔为每上升两排降低炸药单耗200 g/m3；炮孔间距0.46 m；堵塞长度0.4 m；单孔装药量0.7 kg，单孔装药长度0.7 m。见图3。

图3 主桥各墩炮孔布置和装药

3.2.2 爆破装药结构

全部采用直径32 mm的乳化炸药，炮孔底部集中装药，采用连接装药结构，优质炮泥封堵。

3.2.3 爆破网路

为了避免杂散电流、射频电流和感应电流对爆破网路的影响，采用非电塑料导爆管雷管起爆网路；孔内装双发导爆管雷管，墩柱之间的爆破网路采用低段位毫秒延期塑料导爆管雷管接力起爆。孔外把单个墩柱爆破范围的单孔2根导爆管分别抓成2把，然后用设计的延期雷管接力，连成复式起爆网路；最后用导爆管引至起爆站（正副两组）由脉冲起爆器引爆。在正式爆破前对起爆网路进行试爆。

3.3 机械拆除

墩柱全部爆破拆除后，桥梁将整体坍落在路面上，待确定安全后，同时使用4台炮锤进行南北侧两跨引桥解小处理并清运至指定地点进行二次破碎拆除，以尽快恢复东西向通车，缓解交通压力，然后同时向南北两侧凿除破碎剩余引桥。

主桥采用自上而下、由内而外的拆除顺序：吊杆拆除→拱肋及风撑拆除→上部结构拆除→下部结构拆除。

吊杆拆除整体遵循由外向内，左右对称拆除的原则，按照原来施工吊杆张拉的反顺序进行，先在吊杆底端用气割破除外侧钢管，凿除钢管与波纹管之间的细石混凝土及波纹管内的水泥浆，再用气割将预应力钢绞线束切断，缓慢释放预应力，用同样的方法在吊杆顶端将其切断并移走。

拱肋采用长臂炮锤对内拱圈端头部分进行凿除，同时用缆风绳拉住拱圈，防止其向外侧倾倒，待拱肋整体倒塌后，再用炮锤对拱肋及风撑进行凿除。

墩柱采用破碎锤和风镐凿除立柱混凝土保护层，露出主筋，采用氧气将主筋切除并清运至统一地点。

4 安全防护措施

爆破前，沿桥梁对地面投影后往外延伸5.5 m设置混凝土预制块加彩钢瓦的围挡结构进行全封闭，设立爆破安全警戒区并设专人值守，爆破前30 min将人员疏散情况汇报至爆破指挥中心，确认无误后方可起爆。

4.1 飞石防护措施

1）直接防护，每个爆破墩柱装药堵塞后，爆破体段采用潮湿棉被+钢丝网+16U形卡扣作为近体防护。

2）距离民房80 m内3个墩柱、铁塔附近3个墩柱在距离爆破体1 m处采用废旧轮胎砌筑2～3 m高的防护墙；既可防护爆破飞石，又可对桥梁板落地起到缓冲作用。

3）在拆除桥两侧挂密目网4层，以防飞石，同时作为隔离屏障。

4）在离主桥桥墩四周1 m处设置毛竹片脚手架防护，高度为4 m。

4.2 塌落振动防护措施

1）主桥每跨之间铺设3道1.5 m高、2.0 m宽的土堆。

2）地下有需防护管线部位，在坍塌范围内先铺设一层50 cm厚度的沙子作为柔性保护层，再在上面覆盖10 mm厚的钢板作为刚性防护层，最后在钢板上再盖上1.5 m高的废旧轮胎为缓冲层。

3）实行桥梁板跨与跨之间毫秒延期坍塌，可达到较好地降低触地振动效果。

5 结语

拱桥结构受力复杂，将爆破与机械拆除技术相结合并应用于下承式预应力混凝土系杆拱桥的拆除中，简化了拆除工序，避免了传统逆序拆除中可能因结构失稳而发生坍塌事故的情况。同时，在采取可靠的安全防护措施后，爆破飞石、爆破振动影响得到了有效的控制，拆除工作安全有序进行，缩短了拆除工期，为尽早恢复交通赢得了宝贵的时间，可为后续类似桥梁拆除施工提供参考依据。