钢筋混凝土双曲拱桥爆破拆除方案探讨

张健　蓝旻　黎勇　马文玉　马权华

摘要：文章针对广西桂林市全州一桥拆除所面临的复杂约束条件，阐述了该桥采用浅孔爆破技术、分段延时起爆以及安全防护所采取的一系列技术方案，将爆破危害控制在最小范围，达到了爆破拆除的预期目的。

关键词：双曲拱桥；爆破设计；延时起爆；安全措施

0引言

随着社会经济的发展，在城乡交通设施的升级改造工程中，会遇到拆除原有旧桥建新桥的工程技术要求。通常采取的拆除方式有两种：机械拆除法和爆破拆除法。大量建设项目的实践表明，拆除旧桥广泛采用爆破拆除法，其特点为拆除效率高，是机械拆除法的5～7倍；安全有保障，从未发生爆破法拆桥的施工安全事故；能提高对施工外围的环境保护，特别是爆破拆除施工用时短，大大降低了噪音。本文以全州一桥为例，介绍爆破法在钢筋混凝土双曲拱桥旧桥拆除中的应用。

1 工程概况

为适应县域经济和旅游观光的发展，位于全州县城中心横跨湘江两岸的“全州一桥”需拆除，在原址上新建一座桥梁。

全州一桥系钢筋混凝土双曲拱桥，建于1967年，是全州县连接南北两岸交通的主要通道，交通量很大。该桥周边环境十分复杂，北岸桥头西侧最近11.12 m处有架空高压变压器、地下电缆，31 m处为砖混结构建筑物的宾馆，东侧31 m处为砖混结构的商业综合体。南岸桥头东侧27.2 m处是县政府机关的砖混结构建筑，西侧17 m处为银行大楼框架式建筑。桥梁面上空有多条跨江电力缆线、通信光缆。桥两岸为砂浆砌片石河堤，南岸下游150 m外为自然斜坡河岸，见图1。

2 爆破方案的确定

该桥属钢筋混凝土空腹式双曲拱桥，全长为126.6 m，宽为12.06 m，上部结构为3跨，每跨长32 m。其中两端1号跨（桥南端）、3号跨（桥北端）净矢高为5.37 m，中间2号跨净矢高为5.80 m。每跨8条主拱肋，水泥标号为200（1965年标准），内部配筋不详。主拱肋截面为0.25 m×0.5 m，间距为1.05 m。拱肋上有拱波砌块，波宽0.3 m，厚0.2 m，拱肋与拱肋之间有系梁（拱肋平行梁）互相连接加固，系梁截面为0.2 m×0.4 m。桥台、桥墩为浆砌块石重力式，桥台为“”型，桥墩为“”型。桥面至水面平均高度为7 m。桥梁立面见图2，上部结构的拱顶横断面见图3。

根据桥梁通行的压力和周边建筑物结构的复杂环境，业主希望缩短建桥工期，同时要求将爆破振动的影响降到最低允许值，在上游50 m处搭建钢管+竹排架的临时人行便桥。在爆破方案勘测设计阶段时，为防止涌浪对下游南岸部分自然坡岸的可能影响，业主在桥梁下游南岸且平行距桥梁15 m距离处构筑土围堰，长度约为35 m，宽4 m，高出水面1.5 m。此时水流速约为0.1 m/s，水面下平均深度为2.5 m。

由于桥梁爆破的外部约束条件有所变化，为防止发生阻工事件，经与业主研究协商，最后决定：（1）对桥梁上部结构一次性起爆，上由中跨向南向北分段延期，逐跨彻底塌落；（2）对桥墩在水面上1.5 m处横向钻两行孔，与上部结构一次性并联起爆，要求炸碎而不倒，降低爆破振动和涌浪，以便后续建筑单位根据土围堰的延伸进度，适时用挖掘机和炮锤处理；（3）暂不对桥台进行爆破拆除，以稳定“断头路”的路基，预防地质塌方，防止对两岸房屋建筑产生影响。

3 爆破参数的确定［1］

对于厚度不大的拱肋，沿中线布一排孔。钻孔方向垂直，如果钢筋密钻不下，改钻水平孔，但钻水平孔必须搭工作平台。

每个拱肋有3个爆破部位（拱脚处各1个，拱顶处1个），每个爆破部位钻6个垂直孔。每条拱肋18个孔，总孔数为：3跨×8拱肋×18个孔=432孔。

各爆破参数根据计算，结合在南宁市区中心爆破朝阳立交桥的经验，单耗系数q取1 200 g/m3。爆破參数及计算的炸药量如表1所示。

4 起爆网路与分段［2］

根据桥梁附近的高压变压器以及桥面上悬空架设有多条跨江电力缆线、通信光缆的特定环境，决定采用导爆管起爆网路。炮孔内全部采用导爆管雷管，孔内延期，孔外簇联，复式导爆管环行网路，用导爆管引爆器击发起爆。

起爆网路特点：为了减少爆破时一次齐爆药量以降低爆破有害效应，加大桥梁上部结构下落过程的拉、剪作用，以提高桥梁各部件的解体破碎。本次起爆破起爆采用分区段、延时起爆技术将整个桥分为7个区段，从中间跨向两侧依次起爆。相邻区段的起爆时间差控制为150～230 ms。采用复合多通道闭合网络，确保延时准确、传爆可靠。如图4所示。

5 安全防护与环保措施

5.1 爆破地震［3］

按一般砖砌建筑物计算，微差起爆一次可取最大一段炸药量Q允许（见表2）：

Q允许=R1/m（V/KK）1/αmkg（1）

式中：R——爆心距，（m）；

V——质点振动速度，cm/s，取3 cm/s；

m——药量指数，取m=1/3；

K、α——与爆破地形、地质条件有关系数和衰减指数，取k=200 α=1.65；

K＇——与爆源远近和爆破体临空面多少有关的系数，取0.3。

R变压器≥11.12 m（北端桥台拱脚至电力变压器距离）；R银行大楼≥17 m（南端桥台拱脚至银行大楼距离）。

5.2 控制爆破飞石［4］

（1）根据爆破条件，合理确定爆破参数，严格控制单孔装药量，不能过大。

（2）采取有效的覆盖防护。对爆破的主要部位进行多级覆盖防护：对拱顶的装药部位，先压沙包，后盖一层草袋，再盖一层竹跳板；拱脚装药时，先压沙包，再盖一层草袋；在最靠外侧的两排拱脚装药部位，增加一层草帘麻袋做侧面防护（隔离）。

（3）对北岸电力变压器用竹跳板挡墙防护；桥梁面上空的跨江电力缆线应在起爆前临时停电；对通信光缆不做防护。

5.3 防涌浪措施

（1）在橋梁下游南岸东侧的下游平行距桥梁15 m处构筑土围堰。

（2）合理设置每跨的起爆段位，避免桥面同时垮塌。

5.4 环保措施

（1）对所有的防护用沙包、草袋浇水，增加爆尘吸附力。

（2）设置爆后现场水体杂物清理组，对爆后落水的防护覆盖物，以及纸皮、塑料袋等杂物进行打捞并集中运走。

6 爆破效果与体会

起爆后，桥面随拱肋的爆破，沿桥轴线方向分段垮塌。设置较多起爆段位，爆破最大振速＜1.0 cm/s。爆破未对周围建筑物造成任何损失。体会如下：

（1）爆破设计方案要充分考虑业主对环境安全的顾虑，最大限度地降低爆破对附近群众、单位的影响，绝不追求爆破规模的轰动效应。

（2）拱肋的计算药量为90 g/单孔，实际药量装填到150 g/单孔，确保将拱肋爆破部位混凝土炸碎。

（3）因炮孔不深，炮孔覆盖物用水浸湿，确保炮孔炮泥保湿，提高堵塞质量。

（4）桥面垮塌落水时，瞬间形成1.5 m高的涌浪直冲击下游，而土围堰降低了涌浪对下游南岸的冲击。

7 结语

（1）采用爆破法拆除旧桥，应根据不同类型的桥梁，采用完全不同的爆破设计方案。当前爆破拆除的旧桥梁主要有两种：钢筋混凝土双曲拱桥和简支梁桥。不同结构的桥梁，其载荷应力完全不同。因此，在爆破部位的选择、炮孔分布的形式、单孔装药量的多少、起爆网路的分段等技术设计上，均有不同。

（2）钢筋混凝土双曲拱桥载荷应力为挤压受力。要确保将主拱肋的多点炸断，可采用本例爆破设计中非连续性布置炮孔，爆后形成铰链，依靠桥梁上部结构承重柔性垮塌。相反，简支梁桥载荷应力为拉伸受力，这在爆破方案技术设计中有严格的区别。

（3）在城镇内或居民区附近爆破拆除钢筋混凝土双曲拱桥时，可以完全控制爆破飞石，爆破振动则成为主要的爆破危害。因此，确定每跨起爆段位前，一定要先计算爆破振动值，再合理分配起爆段位，以确保爆破安全，万无一失。

参考文献：

［1］中国力学学会工程爆破专业委员会.爆破工程（下册）［M］.北京：冶金工业出版社，1992.

［2］刘清荣.控制爆破.［M］.武汉：华中工学院出版社，1986.

［3］刘殿中.工程爆破实用手册［M］.北京：冶金工业出版社，1999.

［4］张 健，刘恒荣，高丹波.城市中心环形立交桥的爆破拆除［J］.爆破，2004（4）：63-64，76.

作者简介：张 健（1955—），高级工程师，高级经济师，主要从事各类建筑物的爆破拆除、路基工程及隧道掘进、矿山开采等工程设计与爆破危害的预防研究工作。