張文錫

(中鐵十四局集團(tuán) 第四工程有限公司，濟(jì)南 250002)

1 工程概況

大井壟大橋位于福建省浦城(閩浙界)至南平高速公路，始建于2008年。大橋全長187 m，橋面凈寬2 m×11.75 m，左右分兩幅。主橋從浦城至南平有1～5號橋墩，采用C30混凝土澆筑，0#臺采用柱式臺，6#采用肋板臺，共6跨，其中1～5號墩柱跨徑為30 m。大橋上部采用預(yù)應(yīng)力砼(后張)T梁，先簡支后連續(xù)。橋高20 m，大橋重10 000 t，大橋東側(cè)為市區(qū)，距離小區(qū)273.4 m，西側(cè)為鄉(xiāng)鎮(zhèn)，最近距離民房71.9 m，其余西側(cè)較近的民房距離大橋邊緣直線為84.9～128.1 m。因城市快速發(fā)展，需要將大橋拆除。大橋周邊四鄰環(huán)境如圖1、圖2所示。

圖2 大橋結(jié)構(gòu)照片F(xiàn)ig. 2 Structural photo of the bridge

2 爆破方案

根據(jù)橋梁自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及周邊環(huán)境條件綜合考慮，可以選用整體單向傾倒或原地塌落爆破施工方案[1]，因?yàn)榉侄卧靥恍枰祁A(yù)處理立柱周圍橋墩，通過逐跨延時(shí)爆破網(wǎng)路，減小一次塌落塊體質(zhì)量，能有效的降低塌落振動強(qiáng)度[2]，同時(shí)分段爆破有利于橋梁在空中解體，減少了爆破后機(jī)械二次破碎工程量，既改善了橋梁爆破效果，又減小了橋梁塌落時(shí)觸地振動對周圍構(gòu)建筑物的影響?，F(xiàn)有的關(guān)于塌落振動將結(jié)構(gòu)塌落過程簡化為一個(gè)點(diǎn)源難以全面客觀反映其他結(jié)構(gòu)，尤其是多跨橋梁爆破倒塌的觸地過程[3]，擬通過實(shí)測進(jìn)行部分驗(yàn)證。

綜合考慮，采用分段原地坍塌爆破拆除?？偟姆椒ㄊ欠侄挝⒉畋谱笥揖€1#～5#墩臺一定高度，使上部預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)失穩(wěn)塌落在地面上。根據(jù)橋墩具體尺寸及結(jié)構(gòu)，將橋墩分為兩組，一組為墩柱中間無系梁的1#和5#橋墩，一組為橋墩中間位置存在系梁的2#～4#橋墩，因?yàn)?#～4墩柱中間有系梁，將2#～4#橋墩立柱上爆破分為兩段，下段距離地面0.5 m以上4 m，上段3 m位于系梁上部立柱上，距離系梁0.5 m，1、5立柱無系梁，爆破位置距離地面0.5 m以上3 m。

3 爆破設(shè)計(jì)

3.1 橋墩1#、5#參數(shù)

3.1.1 炮孔布置

1#、5#橋墩直徑1.4 m，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料[4-7]，設(shè)計(jì)炮孔直徑d=40 mm；炮孔間距a取0.3 m，排距b取 0.5 m，從距離地面以上0.5 m的墩柱位置作為最下排孔鉆孔位置，每排布置3孔，以上3 m為炸高段。布孔形式一致，每排中間孔深度100 mm，兩邊孔深度85 mm，上下排距離0.5 m。1#、5#橋墩每根墩柱鉆孔21個(gè)，其中孔鉆孔深度100 mm的7個(gè)，鉆孔深度85 mm的14個(gè)。具體炮孔布置示意圖如圖3所示。

圖3 1#、5#橋墩炮孔布置圖(單位：cm)Fig. 3 Blast hole layout of pier 1# and pier 5#(unit:cm)

3.1.2 裝藥結(jié)構(gòu)

每個(gè)炮孔從底部連續(xù)裝藥，1#、5#橋墩每排中間深孔裝藥0.6 kg，每排邊上兩孔裝藥0.4 kg，每個(gè)炮孔均采用數(shù)碼電子雷管起爆，采用正向起爆法將數(shù)碼電子雷管插入藥卷中，每孔裝藥一發(fā)數(shù)碼電子雷管。炮孔采用炮泥堵塞，保證填塞質(zhì)量，填滿炮孔為止，具體的裝藥結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 1#、5#橋墩裝藥結(jié)構(gòu)圖(單位：mm)Fig. 4 Blasting hole charge structure of pier 1# and pier 5#(unit:mm)

3.2 橋墩2～4號參數(shù)

3.2.1 炮孔布置

2、3、4號橋墩直徑1.8 m，地面以上墩柱存在一個(gè)系梁，按照總體方案，在系梁下部及上部分別布置一截墩柱作為爆破段，下截炸高4 m，上截炸高3 m，炮孔直徑d=40 mm；炮孔間距a取0.4 m，排距b取0.5 m，從距離地面以上0.5 m的墩柱位置作為下截最下排孔鉆孔位置，每排布置3孔，布孔形式一致。每排中間孔深度135 mm，兩邊孔深度115 mm，上下排距離0.5 m，上截以距離系梁頂面以上0.5 m的墩柱位置作為上截最下排孔鉆孔位置。2#、3#、4#橋墩每根墩柱下截鉆孔27個(gè)，其中孔鉆孔深度135 mm的9個(gè)，鉆孔深度115 mm的18個(gè)。具體炮孔布置示意圖如圖5所示。

圖5 2#～4#橋墩炮孔布置圖(單位：cm)Fig. 5 Blast hole layout of pier 2#～4#(unit:cm)

3.2.2 裝藥結(jié)構(gòu)

按設(shè)計(jì)2#～4#橋墩炮孔裝藥結(jié)構(gòu)形式與1#、5#橋墩炮孔裝藥結(jié)構(gòu)形式一致，其中2#～4#橋墩每排中間深孔裝藥0.8 kg，邊孔每孔裝藥0.6 kg，采用數(shù)碼電子雷管置于每孔裝藥段中間位置正向起爆，炮孔采用炮泥進(jìn)行堵塞，堵塞過程中保證堵塞質(zhì)量。

3.3 起爆網(wǎng)路

大橋共鉆孔744個(gè)，一次起爆藥量462.4 kg，為了提高起爆網(wǎng)路的安全性，采用數(shù)碼電子雷管起爆網(wǎng)路。因?yàn)楹侠淼奈⒉钇鸨瑫r(shí)間能夠起到很好的減震效果[8]，一定程度上可以降低爆破振動幅值，多孔微差爆破主要作用是將爆破振動信號在時(shí)間上分離開來，以達(dá)到降低爆破振動的目的[9]，因此各墩柱起爆時(shí)間采用微差起爆。

根據(jù)竣工圖紙，橋梁采用先簡支后連續(xù)的工藝施工而成，為了減小塌落觸地振動，使得整個(gè)橋面柔性坍塌，設(shè)計(jì)先使后澆筑部位失穩(wěn)產(chǎn)生應(yīng)力集中被拉開，然后不同墩柱間的梁有時(shí)間差的塌落，減小單件下落構(gòu)件的質(zhì)量，從而減小塌落振動。

根據(jù)數(shù)碼電子雷管及起爆器參數(shù)，每個(gè)起爆器單獨(dú)起爆數(shù)量不超過200發(fā)數(shù)碼電子雷管，因此需要四個(gè)起爆器共同組網(wǎng)，選擇其中一個(gè)作為主起爆器，通過主起爆器連接其余三個(gè)繼連起爆器來統(tǒng)一設(shè)置起爆順序及時(shí)間間隔，結(jié)合每個(gè)墩柱鉆孔數(shù)目，具體網(wǎng)路連接及各墩柱延期時(shí)間如圖6所示，根據(jù)炮孔藥量及網(wǎng)路延期設(shè)計(jì)，最大單段起爆藥量為64 kg。

圖6 爆破網(wǎng)路連接Fig. 6 The blasting network

4 爆破安全驗(yàn)算

4.1 飛石控制措施

為滿足當(dāng)天裝藥當(dāng)天起爆的時(shí)間要求，前期在驗(yàn)完孔以后，將墩柱不遮蓋炮孔的位置防護(hù)上，僅留下炮孔位置等裝藥連線完成以后，再將剩余部位防護(hù)好。在墩柱炮孔范圍及上下0.5 m范圍內(nèi)先包裹兩層厚5 cm草簾，在草簾外側(cè)包裹一層鐵絲網(wǎng)，在鐵絲網(wǎng)外側(cè)包裹一層竹排，確保防護(hù)嚴(yán)密。

圖7 防護(hù)措施Fig. 7 Protective measures

4.2 振動監(jiān)測

爆破拆除大橋，爆破振動以外，還會由于梁體塌落觸地產(chǎn)生振動，為了更好的測得不同距離在橋梁爆破和塌落時(shí)的觸地振動，因現(xiàn)場限制，只能盡可能將測點(diǎn)布置在垂直橋梁走向的同一直線上。因?yàn)榇迩f一側(cè)構(gòu)建筑物距離橋體更近，因此在村莊一側(cè)布置了三個(gè)測點(diǎn)，分別為測點(diǎn)A、B、C，距離橋體由近及遠(yuǎn)分別為90 m、120 m、190 m，D點(diǎn)布置在城市一側(cè)，距離橋體273.4 m，具體位置如圖1中所示。根據(jù)爆破拆除塌落振動計(jì)算公式及最大單段藥量爆破振動公式及現(xiàn)場實(shí)測不同距離振速，統(tǒng)計(jì)得出圖8。

圖8 爆破振動Fig. 8 Blasting vibration

從圖中可以看出，按照理論計(jì)算，對于該橋如果整體塌落，觸地振動要大于設(shè)計(jì)藥量引起的爆破振動，現(xiàn)場實(shí)測A、B、C、D點(diǎn)VZ大于Vx，說明實(shí)測結(jié)果符合理論推測，該橋拆除振動以塌落觸地振動為主，同時(shí)可以看出VZ和Vx數(shù)值均小于理論整體塌落振速，在距離橋較近點(diǎn)A、B兩點(diǎn)測得的振速小于理論塌落和爆破引起的振速，可以驗(yàn)證距離較近時(shí)，地面振動實(shí)測值小于經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算值[10]。距離橋較遠(yuǎn)測點(diǎn)C、D點(diǎn)測得振速小于理論整體塌落振速，卻與理論值較為接近，說明在距離構(gòu)建筑較近時(shí)，當(dāng)爆破拆除理論塌落振動大于理論爆破振動時(shí)，通過合理設(shè)置延期時(shí)間來分段塌落能較好的減小振動對周圍構(gòu)建筑物的影響。

5 爆破效果及結(jié)論

(1)先簡支后連續(xù)橋面斷裂位置主要集中在后澆筑位置，如圖9所示，連續(xù)橋梁分成了6～7段，增加了塌落振動時(shí)的觸地點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了柔性塌落。

圖9 爆破現(xiàn)場效果Fig. 9 Field effect of blasting

(2)通過柔性塌落，減小了單一觸地點(diǎn)的下落構(gòu)件的質(zhì)量，有效的減小了橋梁塌落觸地振動，較好的保護(hù)了周圍構(gòu)建筑物。

(3)爆破參數(shù)及起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)合理，防護(hù)措施有效的控制了飛石，為類似工程提供了借鑒。