周曉光,周明安

(湖南鐵軍工程建設(shè)有限公司， 湖南 長沙 412100)

1 項(xiàng)目概況

1.1 項(xiàng)目背景

安仁大橋位于湖南省郴州市安仁縣縣城永樂江中游，并處在河道兩道轉(zhuǎn)彎處中部，距永樂江老橋（雙曲拱橋）下游1 km處，往北與安仁大道、七一路相通，往南與 S212線相接。該橋被鑒定為四類危橋，嚴(yán)重影響了兩岸交通的正常運(yùn)行以及當(dāng)?shù)厝嗣竦纳?cái)產(chǎn)安全，同時(shí)在兩岸沿河各規(guī)劃一條濱江大道，老橋的跨徑已經(jīng)不能滿足城市發(fā)展的需要，因此急需將安仁大橋拆除。

由于安仁大橋?yàn)樗念愇颍瑫r(shí)橋梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬于下沉式拱橋，不適合采用人工或者機(jī)械方案進(jìn)行拆除。橋兩岸有居民樓，下游43 m處有鋼便橋，人員車流量較大，為確保周圍居民、行人、車輛的安全，受當(dāng)?shù)卣奈校夜緦Π踩蚀髽蜻M(jìn)行爆破拆除。

1.2 工程概況

安仁大橋全長201 m，橋?qū)?8 m。通航孔主跨（2#橋跨）跨徑為80 m，從河床至主拱圈頂?shù)淖畲蟾叨?7 m，橋面無風(fēng)撐；邊跨（1#橋跨和3#橋跨）為2 m × 44 m的箱肋拱，主跨80 m中承式拱采用上下并列2根直徑80 cm（2 × 80 cm）鋼管拱做勁性骨架；在主梁中加設(shè)橫梁。如圖1所示。

周邊環(huán)境復(fù)雜，西北距神龍國際小區(qū)樓房最近處60 m，距離施工板房36 m；東北距美術(shù)館118 m，距濱江新城小區(qū)最近處128 m；東南距離在水一方小區(qū)最近處76 m；西向距離新建鋼便橋43 m。

圖1 橋梁結(jié)構(gòu)

（1）施工難點(diǎn)。安仁大橋?yàn)樗念愇?，橋梁結(jié)構(gòu)安全問題突出，炮眼的布置、施工及大橋預(yù)拆除工作難度大。橋梁下游43 m處新建一座鋼便橋，處于個(gè)別爆破飛石最大飛散距離范圍內(nèi)，需要重點(diǎn)保護(hù)。中承式鋼管拱無法鉆孔爆破，為保護(hù)下游鋼便橋，應(yīng)采用控制爆破的方式使鋼管拱定向倒塌。安仁大橋是 S212的交通干道，處于城區(qū)，人員車輛的流動(dòng)性較大，安全要求高。

（2）爆破總體方案。采用淺孔與深孔相結(jié)合的控制爆破、孔內(nèi)半秒延期配合孔外毫秒延期多段起爆技術(shù)，重點(diǎn)拆除橋臺(tái)、橋墩、邊拱（箱肋拱）拱腳等主要承載結(jié)構(gòu)，使橋體由南向北逐跨塌落，鋼管拱向上游定向倒塌。

（3）爆破效果。2016年10月17日16時(shí)16分對該橋進(jìn)行爆破拆除，整個(gè)過程取得了成功，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)。經(jīng)過實(shí)測，優(yōu)化后的爆破振動(dòng)和塌落振動(dòng)都被控制在安全允許范圍內(nèi)；多重防護(hù)下爆破飛散物得到良好控制，未對臨近建筑和人員造成傷害；鋼管拱實(shí)現(xiàn)向上游定向倒塌，確保了下游鋼便橋的安全；河床以上的橋墩實(shí)現(xiàn)徹底破壞，失去承載能力，橋面炸成數(shù)節(jié)向下坍塌，為河床清渣創(chuàng)造了良好條件。

2 主要研究成果

2.1 PVC管裝藥技術(shù)

橋墩炮孔裝填質(zhì)量的控制是關(guān)系到橋墩爆破效果好壞、橋梁爆破成功與否的重要環(huán)節(jié)。采用XDL-5B全液壓動(dòng)力頭巖芯鉆機(jī)鉆孔，成孔后，因橋墩部分墩身和承臺(tái)處于水面以下，有水滲入炮孔，炮孔內(nèi)水位較高。補(bǔ)給水源較為充足，現(xiàn)場采用人工壓力式抽水器排水可以降低孔內(nèi)水位，但不能將孔內(nèi)水排凈。由于孔內(nèi)積水的存在，直接裝藥時(shí)的話，會(huì)出現(xiàn)藥卷裝不到底、卡孔的現(xiàn)象，將直接影響爆破效果，甚至出現(xiàn)安全問題。

為解決上述問題，本工程采用Φ80 mm的PVC管進(jìn)行裝藥。具體裝藥過程：將4 m長PVC管（管底部密封）從橋面炮孔位置放下，底部落在對應(yīng)橋墩鉆孔位置上方1.4 m的支撐體上，在橋面將炸藥逐卷向 PVC管內(nèi)裝填，安放起爆體。然后接長剩余的2.6 m PVC管，移除支撐體，在橋面將剩余炸藥裝入 PVC管內(nèi)，最后由爆破員在橋面上將整個(gè)PVC管放入對應(yīng)的炮孔內(nèi)，整個(gè)過程通過上部繩索懸吊（在上部第一節(jié) PVC管的端部系上長繩）保證PVC管下放速度，確保PVC管沉到孔底，再進(jìn)行炮孔的填塞（如圖2所示）。

圖2 PVC管裝藥結(jié)構(gòu)示意

2.2 橋墩成孔技術(shù)

橋墩是橋梁的重要受力構(gòu)件，是爆破的重點(diǎn)部位。橋墩由2.4 m高的墩帽、4.39 m高的墩身和2 m高的承臺(tái)組成，截面直徑為5 m，鋼筋粗而密，特別是墩帽處的鋼筋更密，對鉆孔設(shè)備的性能要求較高，需要采用特殊的鉆孔設(shè)備。

由于工程特點(diǎn)限制，本工程若采用傳統(tǒng)的鑿巖機(jī)和沖擊式潛孔鉆機(jī)鉆孔，則難度大，速度慢，成孔率低，安全性差，若采用淺孔爆破，水平淺孔鉆孔數(shù)量多，工期持續(xù)時(shí)間長，裝藥填塞工作量大；同時(shí)需要在水中搭設(shè)腳手架和作業(yè)平臺(tái)進(jìn)行高空作業(yè)，鉆孔作業(yè)安全性差，且腳手架和作業(yè)平臺(tái)必須在裝藥填塞、起爆網(wǎng)路連接完成后才能進(jìn)行拆除，嚴(yán)重影響爆破網(wǎng)路的安全和爆破施工進(jìn)度；此外，由于鉆孔數(shù)量多，爆破器材消耗量大，起爆網(wǎng)路復(fù)雜，容易出現(xiàn)故障，無法保證準(zhǔn)爆性。若采用垂直淺孔爆破鉆孔，無法實(shí)現(xiàn)橋墩一次性鉆孔作業(yè)，需要二次爆破。若采用深孔爆破，垂直深孔炮孔數(shù)量少，利于保證工期，裝藥填塞工作量小；鉆孔作業(yè)在橋面完成，不需要高空作業(yè)，可有效保障作業(yè)人員的安全；起爆網(wǎng)路簡單，可以保證準(zhǔn)爆性。

為保證成孔質(zhì)量，消除水面高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，本工程中橋墩的炮孔采用XDL-5B全液壓巖芯鉆機(jī)在橋面打垂直深孔，取得了良好的效果。

2.3 鉆孔精確定位技術(shù)

炮孔位置的選擇不僅直接影響爆破效果，而且關(guān)系到爆破安全。本工程在橋面上對橋墩進(jìn)行鉆孔，定位以及定位的精度直接影響炮孔的位置，橋面鉆孔微小的偏差將導(dǎo)致孔底抵抗線發(fā)生很大變化，因此提高深孔爆破鉆孔精度對于本工程爆破拆除的安全實(shí)施有著重要意義。

橋面鉆孔位置標(biāo)定就是在橋面平面坐標(biāo)系統(tǒng)中標(biāo)定鉆孔中心坐標(biāo)P（X，Y）的過程，垂直鉆孔的橋面平面坐標(biāo) P（X，Y）與橋墩炮孔設(shè)計(jì)坐標(biāo)D（X，Y）相等，將橋墩中心標(biāo)定在橋面上，利用已知的幾何關(guān)系，標(biāo)定出鉆孔中心位置。

橋墩中心的定位采用“任意三點(diǎn)確定一個(gè)圓心”的原理：在橋墩同一水平面任意選相距一定距離的三點(diǎn)貼反光片，測量三點(diǎn)坐標(biāo)，依據(jù)三點(diǎn)確定一個(gè)圓心得出橋墩中心坐標(biāo)。由于 P（X，Y）=D（X，Y），利用全站儀在橋面上標(biāo)定出橋墩中心位置。利用橋墩中心與鉆孔中心已知的幾何關(guān)系，在橋面上準(zhǔn)確標(biāo)定出鉆孔中心位置。

2.4 爆破技術(shù)的優(yōu)化

該橋?yàn)殇摻罨炷林谐惺焦皹?，中間主拱為鋼管（2根直徑為800 mm的鋼管上下疊置），無法進(jìn)行鉆孔爆破，但又要保證鋼管拱定向倒塌；兩邊拱為上承式鋼筋混凝土空腹箱肋拱；兩岸為鋼筋混凝土橋臺(tái)；兩組中間橋腳為鋼筋混凝土柱式橋墩。根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、穩(wěn)定性以及安全要求，為確保橋梁順利爆破，對爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行再優(yōu)化：

（1）對于位處河中的4根鋼筋混凝土橋墩柱，使墩帽、墩身、承臺(tái)破碎塌落，失去承載能力；

（2）對兩岸鋼筋混凝土橋臺(tái)，主要爆破拱腳結(jié)合部和橫墻，使其徹底解體破碎，失去承載能力；

（3）對 4根箱肋拱兩端拱腳（實(shí)腹）部位，爆破一個(gè)長3 m的切口，爆破后使其失去承載能力；

（4）鋼管結(jié)構(gòu)拱材料特殊，無法鉆孔，控制其倒塌方向尤為重要，為確保安全，采用半秒延期控制起爆技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鋼管結(jié)構(gòu)拱的定向倒塌；

（5）鋼便橋?yàn)楸竟こ痰闹攸c(diǎn)防護(hù)對象，為防止飛石對其造成損傷，將炮孔布置在與橋墩軸線成45°角的方向上，避免炮孔的最小抵抗線指向鋼便橋的最近部位，如圖3所示；

（6）起爆網(wǎng)路：采用淺孔與深孔相結(jié)合的控制爆破、孔內(nèi)半秒延期配合孔外毫秒延期多段起爆技術(shù)，使橋體由南向北逐跨倒塌，鋼管結(jié)構(gòu)拱向上游定向倒塌。

圖3 炮孔布置的優(yōu)化

3 實(shí)踐體會(huì)

本項(xiàng)目中采用 PVC管裝藥技術(shù)，順利解決了炮孔中水對裝藥以及爆破效果的影響，同時(shí)，采用PVC管裝藥在安全區(qū)域進(jìn)行，裝藥質(zhì)量得以保證，此外，鉆孔避免了水上作業(yè)，保證了作業(yè)人員的安全。

據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，渾河老橋控制爆破施工中使用液壓巖石鉆機(jī)對橋墩和基礎(chǔ)進(jìn)行鉆孔；張家界鷺鷥?yōu)炒髽虻谋苾H在蓋梁鋼筋密集區(qū)處采用地質(zhì)巖芯鉆機(jī)鉆孔，穿過鋼筋密集區(qū)后仍采用普通潛孔鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔。本項(xiàng)目中，在橋墩處完全采用地質(zhì)巖芯鉆機(jī)施工，有效保證了成孔質(zhì)量（孔位、孔徑、孔深、垂直度），提高了鉆孔速度，可供類似工程參考。

對于炮孔的精確定位，較多的文獻(xiàn)報(bào)道是在鑿巖設(shè)備上安裝精密儀器，通過控制鉆臂實(shí)現(xiàn)炮孔的精確定位。還有文獻(xiàn)報(bào)道，利用計(jì)算機(jī)的成圖軟件建立三維立體坐標(biāo)系統(tǒng)，計(jì)算出鉆孔中心坐標(biāo)，通過放樣標(biāo)定出坐標(biāo)位置。本項(xiàng)目中鉆孔定位技術(shù)原理簡單，便于操作，工作量小，不僅成功解決了在橋面對橋墩炮孔定位的問題，且可以確保定位的精度，有著重要的工程實(shí)踐意義。

本項(xiàng)目雖然已經(jīng)成功完成爆破拆除，但有些方面后仍需加強(qiáng)研究，主要有兩個(gè)方面：

（1）橋梁倒塌的數(shù)值模擬，應(yīng)結(jié)合高速攝影技術(shù)保存大橋倒塌的完整過程，為后期研究提供客觀資料，建立模型，進(jìn)行數(shù)值模擬，充分研究大橋倒塌的過程，為橋梁倒塌的理論研究和類似工程項(xiàng)目研究提供參考依據(jù)；

（2）PVC管對炸藥的影響，PVC管裝藥技術(shù)在本項(xiàng)目的應(yīng)用產(chǎn)生了良好的效益，成功解決施工中水對裝藥的影響以及水對炸藥的影響，但是PVC管對爆破效果的影響有待進(jìn)一步研究，比如：PVC管管徑、材質(zhì)、硬度對爆破效果的影響，PVC管管徑與藥卷直徑的比值對爆破效果的影響等。