上跨高速公路无铰拱桥控制爆破拆除

程浩伦， 邹新宽， 赵 军， 张继春， 李鹏川

(1. 中铁二局集团成都新技术爆破工程有限公司， 成都 610031； 2. 西南交通大学 土木工程学院， 成都 610031)



上跨高速公路无铰拱桥控制爆破拆除

程浩伦1， 邹新宽2， 赵 军1， 张继春2， 李鹏川2

(1. 中铁二局集团成都新技术爆破工程有限公司， 成都 610031； 2. 西南交通大学 土木工程学院， 成都 610031)

摘要：介绍了兰海高速公路广元至南充段K119+429上跨钢筋混凝土无铰拱桥爆破拆除案例，为实现桥体充分解体，并确保下部高速公路结构完整及实现高速公路的快速畅通。根据桥梁结构特点及要求，采取桥梁拱圈及横墙爆破解体的原地坍塌拆除方案。在关键受力部位拱圈上设置8个爆破切口，拱脚处切口长度为1.92m，其余切口长度为3.02m～3.15m；两侧边跨横墙上对称设置6个爆破切口，切口长度依次为8.75m、3m和2m。桥梁正下方沿桥纵向铺设4.5mm厚度钢板，中央隔离带位置钢板铺设厚度9.0mm，钢板上部铺设厚度为2m的砂土垫层。在精细的施工组织和严密的安全防护措施下，取得了理想的爆破效果，可为类似工程提供参考。

关键词：高速公路； 无铰拱桥； 原地坍塌； 控制爆破； 爆破拆除中图分类号：TD235； TU746.5

文献标识码：A

doi：10.3969/j.issn.1006-7051.2016.02.017

1引 言

受地质灾害或前期设计承载能力不足等因素影响，部分跨线桥梁常易出现病害，为避免其危及人身安全，大多需拆除改建。近年来，我国已采取控制爆破方法安全、高效、顺利的拆除了大量混凝土桥梁工程，并积累了丰富施工经验〔1-4〕。然而，对于上跨运营高速公路无铰拱桥拆除爆破技术却少有提及，且对如何在极短时间内处理拆除爆破产生的渣土以保证高速公路快速恢复的文献更是鲜有报道。

跨线桥梁拆除爆破的关键是爆破技术和公路路面的防护，确保桥梁的顺利充分解体并避免高速公路路面及相关附属设施受损是保障跨线桥梁拆除爆破优质、高效的前提。结合工程实例，详细阐述上跨运营高速公路无铰拱桥拆除爆破技术，分析爆破切口形式、孔网参数、起爆顺序和防护措施对爆破效果的影响。该桥梁拆除工程总施工工期20天，高速公路交通流全封闭8小时，比预计工期提前了10天，实现了高速公路路面无损坏、线缆无损伤和快速通车的预期目标。

2工程概况

拟拆除桥梁位于兰海高速公路广元至南充段K119+429里程处，为一座东西走向的分离式立交上跨桥。其净跨为50m，矢跨比为1/6，桥下净空大于20m。拱圈、横墙分别为C40、C30钢筋混凝土矩形实心截面，拱圈横断面为300cm×120cm，横墙横断面为280cm×60cm。桥面行车道铺装采用C30混凝土预制板，两侧浇注有0.5m宽的防撞护栏。拱圈和横墙采用HRB335和R235钢筋配置，拱圈顶面、底面和两侧保护层厚度分别为5.3cm、5.0cm，拱圈顶面、底面主筋为间距20cm×14.5cm的Ф22Ⅱ级钢筋，两侧纵筋为7cm×15.63cm间距Ф12Ⅱ级钢筋。桥梁全景如图1所示。

图1　桥梁结构Fig.1　Bridge structure

受地质滑坡影响，该桥拱圈已形成贯穿开裂缝，经鉴定为Ⅴ类危桥。平行桥体以北50m处有一座过水天桥，桥体西侧及南侧约30m范围有架空输电线路，桥台两侧有砖木、砖混等结构的民房建筑，最小距离为65m。根据《爆破安全规程》(GB 6722-2014)〔5〕，此拆除爆破工程属于A级拆除爆破。爆破环境如图1、图2所示。

图2　周围环境示意图 Fig.2　Schematic diagram of the surroundings

3爆破方案设计

3.1总体方案

据上述分析，该桥梁计划实行控制爆破与机械破碎相互结合的总体拆除方案，即实施原地坍塌的控制爆破技术使桥梁主体塌落于地面，再用机械进行二次破碎解体。主要包括：在作业前拆除破碎栏杆等安全隐患；按爆破技术设计实施爆破作业；采用交通流管制措施，进行交替分流和封闭管制；对桥梁主体采取围挡封闭防护措施，避免作业时威胁到高速公路通行安全；对桥梁纵向两侧10m范围的高速公路路面，特别是中央隔离带进行土垫层保护；需要在最短的时间内清理完约3 000m3的渣土，必须周密组织人员、车辆和机械设备的调度，精心施工。

3.2爆破切口

结合桥梁的结构特点，纵向沿桥梁的拱圈布置有8个爆破切口。其中，桥梁的横墙共计布置有6个爆破切口，以实现桥梁整体失稳、原地坍塌的效果；同时能减小爆破体的尺寸，避免残渣坍塌对高速路面的伤害。爆破切口布置见图3。

图3　爆破切口和起爆网路 Fig.3　Blasting cuts and initiation network

3.3爆破参数

炮孔直径为40mm，炸药单耗按照经验取值，以达到钢筋混凝土粉碎、剥离效果。最小抵抗线取偏小值以防止钢筋混凝土未充分破碎解体产生夹持影响。拱圈与横墙的爆破参数如表1所示，其布孔形式如图4所示。

爆破使用炸药药卷直径为32mm的乳化炸药，每卷药150g，炮孔未装药部分全部用炮泥填塞。非电毫秒雷管延时起爆。

表1　拱圈与横墙爆破参数

图4　炮孔布置及装药结构图Fig.4　Arrangement and charge structure of blastholes

3.4起爆网路

为减小爆破振动值和桥梁整体塌落形成的触地振动值，采取孔内延时爆破，用MS1(70个)、MS5(100个)、MS7(105个)、MS9(84个)、MS11(170个)共5个段别实现延时起爆(图3)。采用双复式交叉簇联起爆网路，即在每个药包内放置两个导爆管雷管，将引出孔外的导爆管分开并各自分组簇联在两发导爆管雷管上，再将各组的两发导爆管雷管组成交叉复式网路连接到起爆点，确保网路的准爆。

4爆破安全及防护措施

4.1爆破振动允许速度

炸药爆炸引起的爆破振动安全允许速度公式可表达为〔6〕：

v1=K1·K2(Q1/3/R)α

(1)

式中：K1、α为与地形、地质条件有关的系数和衰减指数，取K1=130、α=1.8；K2为与爆破方式有关的修正系数，取K2=0.5。

拆除爆破时塌落体的触地冲击振动可按下式进行计算〔7〕:

v2=0.08(I1/3/R′)1.67

(2)

采用毫秒延时起爆技术。其中，最大一段(MS5)装药量为47kg，爆源距被保护建筑物的最小安全距离R为27m。根据式(1)计算得v1=1.74cm/s，满足《爆破安全规程》(GB 6722-2014)中规定的一般民用建筑安全允许质点振动速度规定。同时，根据式(2)取塌落体为单跨桥体，质量为1200kg，计算得到距桥27m处的触地振动速度仅为0.3cm/s，同样满足相关要求。

拆除爆破现场，在距离桥27m电力线路杆塔处振动测试仪器所测得实际振动速度峰值仅为0.11cm/s，距桥65m居民房屋的振动测振仪器未触发，其值小于0.05cm/s。监测结果远小于相关要求，确保了该桥梁拆除爆破时周围主要构筑物的振动安全。

4.2高速公路路面及中央隔离带防护

为确保塌落混凝土渣不对高速公路路面造成损伤，在桥梁正下方路面上，先铺设4.5mm厚的钢板，钢板与钢板搭接，在钢板上铺垫200cm厚的沙土，防止触地飞溅石块。在采取垫层防护措施基础上，中央隔离带铺设钢板厚度增大到9mm，并在上面铺设木板后再间隔铺设沙土防护。布设范围为中央分隔带沟槽外侧1m，沿高速路中线在桥宽度外5m，以保证沟内各种通信线路的安全。

5爆破效果

爆破后桥梁块体完全塌落于下面堆填的砂土上，爆破切口区全部断裂，钢筋、混凝土充分解体，说明炸药单耗选择合理。桥梁解体塌落后的高度约3m，有利于机械破碎与清运，如图5所示。

图5　爆破效果Fig.5　Blasting effect

民房处的实测最大振动速度仅为0.11cm/s，爆破飞石控制在10m范围内；爆破渣土清理完毕后，路面结构完好，中央隔离带各通信线路运行正常，拆除爆破达到了预期目的。

参考文献(References)：

〔1〕 蔡加林,王寅中,沈立晋. 曹娥江钢筋混凝土双曲拱桥爆破拆除[J]. 工程爆破,2015, 21(3):50-53.

CAI Jia-lin，WANG Yin-zhong，SHEN Li-jin. Blasting demolition for Cao′e River reinforced concrete double-curvature arch bridge[J]. Engineering Blasting，2015,21(3):50-53.

〔2〕 张孟昌,杨保东,杨凯,等. 复杂环境下高速公路天桥爆破拆除[J]. 工程爆破,2015,21(5):37-39.

ZHANG Meng-chang，YANG Bao-dong，YANG Kai，et al. Blasting demolition of the highway overbrige in complex surroundings[J]. Engineering Blasting,2015,21(5):37-39.

〔3〕 徐鹏飞,盖四海,张英才. 运行中的高速公路跨线桥梁的拆除爆破[J]. 工程爆破,2014,20(3):16-19.

XU Peng-fei,GAI Si-hai, ZHANG Ying-cai. Demolition blasting of flyover over the running highway. Engineering Blasting,2014,20(3):16-19.

〔4〕 周勇，程浩伦，夏森林，等. V型钢筋混凝土结构拱桥的控制爆破拆除[J]. 爆破，2013，30(2):146-149.

ZHOU Yong, CHENG Hao-lun,XIA Sen-lin, et al. Controlled explosive demolition of V rigid arch reinforced concrete bridge[J]. Blasting，2013，30(2):146-149.

〔5〕 爆破安全规程 GB 6722-2014[S]. 北京：中国标准出版社，2014.

Safety regulations for blasting GB 6722-2014[S]. Beijing: China Standards Press, 2014.

〔6〕 汪旭光,于亚伦. 拆除爆破理论与工程实例[M]. 北京:人民交通出版社,2008.

WANG Xu-guang,YU Ya-lun. Theory and engineering practice of demolition blasting[M]. Beijing:China Commuications Press,2008.

〔7〕 汪旭光. 爆破设计与施工[M]. 北京:冶金工业出版社,2011:392-487.

WANG Xu-guang. Blasting design and construction[M]. Beijing:Metallurgical Industry Press,2011:392-487.

Controlling blasting demolition of hingeless arch bridge overpass highway

CHENG Hao-lun1， ZOU Xin-kuan2， ZHAO Jun1， ZHANG Ji-chun2， LI Peng-chuan2

(1. New Technique Blasting Company of China Railway No.2 Engineering Group Corporation, Chengdu 610031, China；2. School of Civil Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China)

ABSTRACT：The demolition blasting of reinforced concrete hingeless arch bridge overpass the Guangyuan-Nanchong section of Lanzhou-Haikou National Highway at K119 + 429 was introduced. It was required to be collapsed completely and disintegrated fully. Furthermore, the high way need to be protected and be open to the traffic quickly. According to the bridge structure and demolition requirements, demolition plan of arc ring, cross wall blasting and vertical collapse were implemented. Eight blasting cuts were arranged on the arch ring and the length at arch feet was 1.92m and others were 3.02m～3.15m.Six symmetry blasting cuts were arranged on both sides of cross wall and the length of blasting cuts were 8.75m, 3m and 2m respectively. They were from the side to the center. 4.5mm thick steel plates were layered along the longitudinal direction of bridge. Steel plates on the center isolation bound were 9.0mm. 2m height sandy soil were layered on the steel plates.With fine organization and strict safety measures, the ideal blasting effect was achieved. It could provide a reference for the similar projects.

KEY WORDS:Highway; Hingeless arch bridge; Vertical collapse; Cotrolling blasting; Blasting demolition

文章编号：1006-7051(2016)02-0077-03

收稿日期：2015-11-25

作者简介：程浩伦(1983-)，男，工程师，从事工程爆破技术与施工管理研究。E-mail：alun.cheng@qq.com