汪龍，孟祥棟，楊永剛

（重慶市爆破工程建設(shè)有限責(zé)任公司 重慶 400020）

1 工程概括

1.1 白濤舊烏江大橋概況

白濤舊烏江大橋位于重慶市涪陵白濤鎮(zhèn)上游約200m，下距烏江河口約27km，是目前連接重慶建峰工業(yè)集團(tuán)有限公司江東生產(chǎn)區(qū)與江西生活區(qū)之間的通道。該橋?yàn)?孔凈跨60m的鋼筋混凝土雙曲拱橋，全長(zhǎng)455.35m，橋面寬度凈7+2×1.0m人行道，橋面標(biāo)高185.0m（黃海高程），拱圈矢高10.0m。上部結(jié)構(gòu)橋面人行道板、護(hù)欄及拱肋均為預(yù)制構(gòu)建，現(xiàn)場(chǎng)拼裝組成。下部結(jié)構(gòu)橋墩為現(xiàn)澆混凝土空心墩，橋臺(tái)為混凝土引橋式橋臺(tái)。

三峽水庫(kù)蓄水后，橋位處三峽水庫(kù)百年一遇回水水位為186.22m，二十年一遇回水水位為180.35m。從安全角度出發(fā)，設(shè)計(jì)洪水位已超過(guò)現(xiàn)橋面標(biāo)高，不能滿(mǎn)足正常使用要求。根據(jù)《長(zhǎng)江三峽工程水庫(kù)淹沒(méi)處理及移民安置規(guī)劃大綱》，建峰烏江大橋必須拆除。

1.2 周邊環(huán)境

待拆除烏江大橋位于城鎮(zhèn)邊緣，橋下水道目前通航小型客、貨船，船流量較少，大橋上游約500m處有取水頭，90m處有110kv過(guò)江輸電線路，下游200m處水下江底有頂埋式天然氣過(guò)江管道，400m處有碼頭。兩橋頭外均有農(nóng)舍及廠房等建（構(gòu)）筑物。周邊環(huán)境圖見(jiàn)圖1。

圖1 周邊環(huán)境示意圖

2 總體拆除方案

2.1 拆除方式

由于施工期正值烏江蓄水期，施工工期又較緊，采用人工或機(jī)械拆除會(huì)延誤工期，且存在較大的安全隱患，所以采用爆破拆除的方式。

2.2 總體方案

根據(jù)業(yè)主進(jìn)度要求及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采取一次性爆破拆除橋體、橋墩，待條件成熟后再伺機(jī)拆除墩座的總體拆除方案。

2.3 橋體、橋墩和墩座爆破方式選定

橋體部分（橋面系和橋拱）采用微差控制爆破拆除。

橋墩部分：本橋橋墩為空心墩，恰好滿(mǎn)足水壓爆破的條件（即：將容器式的結(jié)構(gòu)物注滿(mǎn)水，起爆懸掛結(jié)構(gòu)物水中的藥包，利用水作中間介質(zhì)，傳遞爆炸壓力，達(dá)到破壞結(jié)構(gòu)物的目的，并使爆破震動(dòng)和碎塊飛物受到有效控制），因此空心橋墩采用水壓爆破，對(duì)于墩迎水、背水防撞加厚部分（2.5m厚）可采用垂直鉆孔輔助爆破，保證爆破破碎效果。

墩座待爆破拆除橋墩露出水面后，采用深孔爆破拆除。

2.4 總體安全防護(hù)措施

橋墩水壓爆破和深孔爆破時(shí)，其爆破能量都位于水中傳播，而由于水中爆破的破壞力主要來(lái)自爆破時(shí)產(chǎn)生的水中沖擊波。為使水中沖擊波得到有效的衰減，本工程采用四道氣泡帷幕，其中兩道位于新建建峰大橋與待拆除紅橋之間靠近新建大橋位置，另兩道位于新建建峰大橋與取水井之間靠近取水井位置，以保護(hù)新建建峰烏江大橋和取水井不受爆破引起的有害效應(yīng)破壞。

氣泡帷幕的設(shè)置：采用平行距離1m的兩道鋼管，在每道鋼管兩側(cè)開(kāi)設(shè)兩排小孔，通過(guò)高壓膠管相連，構(gòu)成四根柔性氣泡帷幕管，并置于水底，利用空壓機(jī)向其中輸入壓縮空氣（每米風(fēng)管風(fēng)量不小于0.008m3/s），從而氣泡從小孔不斷向外射出。受浮力作用，氣泡群由水底向水面不斷運(yùn)動(dòng)，形成一道氣泡帷幕。

橋體控制爆破及橋墩水壓爆破時(shí)，主要采用被動(dòng)防護(hù)和主動(dòng)防護(hù)相結(jié)合，采用覆蓋和遮擋等防護(hù)手段進(jìn)行防護(hù)。

3 爆破方案

3.1 橋梁上部結(jié)構(gòu)爆破方案

采用微差淺孔控制爆破，同時(shí)為保證上部結(jié)構(gòu)能充分解體，在拱圈與拱上小隔墻結(jié)合處放置裸露切割藥包，并采用沙袋對(duì)其覆蓋，以保證能充分利用裸露切割藥包能力，預(yù)防沖擊波危害。其鉆孔布置見(jiàn)圖2，爆破參數(shù)見(jiàn)表1。

3.2 空心橋墩拆除方案

由于白濤舊烏江大橋的橋墩為空心鋼筋混凝土橢圓形柱體，采用水壓爆破較為合理；但由于其厚度不均勻，兩端橢圓形區(qū)域壁厚為2.5m，中間區(qū)域兩長(zhǎng)方體壁厚為1.25m，采用水壓爆破時(shí)，可能會(huì)造成兩端壁厚較厚區(qū)域解體不充分，在進(jìn)行水壓爆破的同時(shí)，在兩端橢圓形區(qū)域進(jìn)行垂直鉆孔輔助爆破，以確保該區(qū)域內(nèi)充分解體。

橋墩的形狀為橢圓形柱體，其內(nèi)腔為長(zhǎng)7m、寬2.5m、高30m的長(zhǎng)方體空腔，其兩側(cè)圓弧側(cè)壁厚2.5m，兩側(cè)長(zhǎng)方體直邊壁厚1.25m。實(shí)測(cè)混凝土的抗壓強(qiáng)度為25MPa，抗拉強(qiáng)度為6.0MPa。根據(jù)實(shí)際條件，炸藥放在橢圓形空腔內(nèi)，多排多層分段式裝藥，采用水壓爆破。實(shí)施爆破前，根據(jù)橋墩實(shí)際材質(zhì)制造一高10m的實(shí)體模型，進(jìn)行1﹕1的同等環(huán)境下的實(shí)體爆破模擬實(shí)驗(yàn)，以期確定合適藥量，確保爆破效果。由于爆破作業(yè)時(shí)有水，所以采用防水效果較好的乳化炸藥、非電雷管，導(dǎo)爆索傳爆。

3.2.1 藥量設(shè)計(jì)

（1）經(jīng)驗(yàn)類(lèi)公式

考慮結(jié)構(gòu)物形狀尺寸的經(jīng)驗(yàn)公式：

式中：Q為裝藥量，kg；kb為爆破方式系數(shù)，敞口爆破時(shí)，kb=0.9～1.2，閉口爆破時(shí)，kb=0.7～1.0；kc為結(jié)構(gòu)物材質(zhì)系數(shù)，對(duì)于磚混凝土，kc=0.1～0.4，對(duì)于鋼筋混凝土，kc=0.5～1.0；kd為結(jié)構(gòu)調(diào)整系數(shù)，對(duì)于矩形截面，kd=0.85～1.00，對(duì)于圓形和正方形截面，kd=1.0；δ為結(jié)構(gòu)物壁厚，m；B為結(jié)構(gòu)物內(nèi)徑(圓形)或邊長(zhǎng)(矩形)，m；L為結(jié)構(gòu)物的長(zhǎng)度或高度，m。

圖2 鉆孔示意圖

（2）利用沖量及能量準(zhǔn)則導(dǎo)出的半經(jīng)驗(yàn)半理論公式

表1 鉆孔爆破參數(shù)表

式中：Q為裝藥量，kg；δ為結(jié)構(gòu)物的壁厚，m；R為結(jié)構(gòu)物的內(nèi)半徑，m；k2為結(jié)構(gòu)物的堅(jiān)固系數(shù)，與結(jié)構(gòu)物內(nèi)半徑和壁厚的比值有關(guān)；k為裝藥系數(shù)，與結(jié)構(gòu)物材質(zhì)、強(qiáng)度和要求的破碎程度以及碎塊拋擲距離有關(guān)，對(duì)于磚混凝土：根據(jù)要求的破碎程度，k=1～3；對(duì)于鋼筋混凝土：①混凝土局部開(kāi)裂，但未脫籠，基本上無(wú)碎塊拋出時(shí)，k=2～3；②混凝土炸開(kāi)炸散、部分脫籠、碎塊拋擲距離在20m以?xún)?nèi)時(shí)，k=4～5；③混凝土炸飛、主筋炸斷、碎塊拋距20～40m時(shí)，k=6～12。具體藥量待1:1實(shí)體爆破實(shí)驗(yàn)后確定。其計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 橋墩水壓爆破藥包藥量計(jì)算表

3.2.2 藥包布置

采用多排多層裝藥，層高為2.0m，排距為1.5m，靠?jī)啥藞A弧側(cè)兩排藥包藥量比中間各排的藥量要大。起爆網(wǎng)絡(luò)采用導(dǎo)爆管雷管結(jié)合導(dǎo)爆索的導(dǎo)爆索起爆網(wǎng)路，并做好起爆器材的防水處理。各個(gè)藥包通過(guò)導(dǎo)爆索起爆，導(dǎo)爆索通過(guò)導(dǎo)爆管雷管起爆。

4 爆破網(wǎng)路設(shè)計(jì)

橋體、橋墩鉆孔輔助和墩座深孔爆破控制爆破采用非電微差導(dǎo)爆管網(wǎng)路，橋墩水壓爆破采用導(dǎo)爆管—非電導(dǎo)爆管雷管網(wǎng)路。為保證大橋總體的破碎效果，設(shè)計(jì)的微差時(shí)間要滿(mǎn)足前半跨已下落一段距離后，后跨才開(kāi)始起爆。

爆破網(wǎng)絡(luò)采取并串聯(lián)方式，采用低段傳爆、高段起爆的方法實(shí)現(xiàn)微差控制爆破，減少一次起爆的孔數(shù)（排數(shù)），減少齊爆藥量，以減少爆破地震波、沖擊波等爆破產(chǎn)生的危害對(duì)新建烏江大橋、取水井、碼頭等周?chē)ㄖ锖驮O(shè)備、人員的影響。

具體做法為：由1～6孔（齊爆藥量小于安全齊爆藥量）并聯(lián)為一組，同一組的導(dǎo)爆管雷管同段別，各組從遠(yuǎn)至近采用從低到高段別的延期導(dǎo)爆管雷管實(shí)現(xiàn)分段。各組之間用瞬發(fā)導(dǎo)爆管雷管串聯(lián)在一起，分段間隔時(shí)間取巖石振動(dòng)周期 （約50ms）1/2的奇數(shù)倍，震動(dòng)將會(huì)減弱。本工程微差間隔時(shí)間△T=50ms， 使用導(dǎo)爆管雷管段別為1、3、5、7、8、9、10、11、12、13、14、15段。以3孔齊爆為例，微差爆破起爆網(wǎng)路。

圖3 起爆網(wǎng)絡(luò)示意圖

5 安全技術(shù)校核

5.1 需保護(hù)建筑物的安全參數(shù)

需要保護(hù)的建筑物與爆破區(qū)域的實(shí)際距離、建筑物的安全振動(dòng)速度等數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 需保護(hù)建筑物的安全參數(shù)表

5.2 周邊建筑物爆破地震安全驗(yàn)算

只有爆破產(chǎn)生振動(dòng)速度小于建筑物的安全振動(dòng)速度，建筑物才是安全的，各建筑物的安全驗(yàn)算如下：

靜下來(lái)，又在想魏昌龍。表里如一的人遲恒見(jiàn)過(guò)，康復(fù)醫(yī)院的精神病人、瘋子里面有，正常人沒(méi)有，只有反差的大小，自己不也言不由衷、裝腔作勢(shì)。尾砂庫(kù)治理工程存在偷工減料，魏昌龍既然清楚，就肯定卷進(jìn)去了，庫(kù)有險(xiǎn)，他會(huì)不會(huì)不顧一切拚命捂住？他的任務(wù)是來(lái)搞人物專(zhuān)訪，他可以在芳草叢中采擷花朵拚出一盤(pán)供人觀賞的錦盤(pán)，可現(xiàn)在，魏不為人知的一面已與一個(gè)潛在的巨大危險(xiǎn)緊聯(lián)在一起，他想決定件事，但一張面具，他說(shuō)不清是珍惜還是顧忌，又很猶豫。

（1）爆破地震對(duì)新建烏江大橋的安全驗(yàn)算

爆破點(diǎn)距離新建烏江大橋最近的距離為R=90.0 m，齊爆藥量為Q=500kg，V安=4.5cm/s。

爆破對(duì)新建烏江大橋是安全的。

（2）爆破地震對(duì)取水井的安全驗(yàn)算

爆破點(diǎn)距離取水井最近的距離為R=500.0 m，齊爆藥量為Q=500kg， V安=0.5cm/s。

爆破對(duì)取水井是安全的。

5.3 水中沖擊波安全距離

對(duì)人員和船舶的水中沖擊波安全允許距離可按下式計(jì)算：

式中：

R——水中沖擊波的最小安全允許距離，m；

Q——次起爆的炸藥量，kg，該工程中取1500kg；

K0——系數(shù)，按表4選取。

表4 K0取值表

得出R游泳=1488m，R潛水=1832m，R木船=286m，R鐵船=172m。

以上為水中沖擊波的安全距離，可見(jiàn)，所有人員和設(shè)施均應(yīng)撤離到2000m以外。

而根據(jù)《水利水電工程爆破技術(shù)規(guī)范》，水擊波壓力計(jì)算公式如下：

式中：P為沖擊波壓力，此處取新橋橋墩C30混凝土強(qiáng)度30MPa；R為藥包中心到測(cè)點(diǎn)的距離，m；Q為藥包重，kg。

將新舊烏江大橋距離R=90m，單響最大藥量Q=1500kg，代入上式，經(jīng)計(jì)算得：

所以此次爆破所產(chǎn)生的水擊波是不會(huì)對(duì)新烏江大橋產(chǎn)生影響的。

5.4 飛石對(duì)人員的安全距離

爆破飛石距離（L）與單耗（q）的關(guān)系為

依照爆破大橋最大所需炸藥單耗q=1.5kg/m3，算得L=90m。

按《水運(yùn)工程爆破技術(shù)規(guī)范》表4.3.9，當(dāng)水深為1.5～6.0 m時(shí)，水下鉆孔爆破飛石對(duì)人員的安全距離為70～300 m。據(jù)水下爆破施工經(jīng)驗(yàn)，在水深約5.0m的水域進(jìn)行水下鉆孔爆破，幾乎不產(chǎn)生飛出水面的飛石，因此水下鉆孔爆破的安全距離取100 m。

5.5 爆破涌浪危害高度計(jì)算

爆破拋擲體引起的涌浪強(qiáng)度一般以其浪高來(lái)表示，在不同距離x處浪高的計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式為：

式中：H為浪高，m；λ為橋長(zhǎng)，m；L為爆破時(shí)橋面至水面的高度，m；T為橋面寬度，m；x距離，m；h為平均水深，m；B為水面寬度，m。

x=45m/90m/150m/200m/300m/500m/1000m/1500m/2000m，h=25m，B=450m代入上式得表5。

通過(guò)上述數(shù)據(jù)可以看出，在待爆大橋300m范圍內(nèi)，涌浪高0.67m～4.49m，所以爆破時(shí)兩岸可移動(dòng)物品應(yīng)依涌浪強(qiáng)度移至高點(diǎn)。即要求距離待拆大橋上、下游2000m范圍內(nèi)、兩岸高于現(xiàn)江面6m的設(shè)備、船舶和人員等全部撤離。

表5 涌浪危害高度計(jì)算值

6 新建大橋、取水井和碼頭爆破安全措施

爆破采取分段微差爆破，嚴(yán)格控制齊爆藥量。

為了防止和消減爆破涌浪的影響，要求距離待拆大橋上、下游2000m范圍內(nèi)、兩岸高于現(xiàn)江面6m的設(shè)備、船舶和人員等全部撤離。同時(shí)，在條件和時(shí)間允許的情況下，在新烏江大橋與待拆大橋之間及取水頭與待拆大橋之間，于水面布設(shè)防浪木排或竹排并用鋼絲繩固定。

7 爆破效果

本次爆破成功實(shí)現(xiàn)了粉碎性爆破拆除的施工要求，爆渣塊度滿(mǎn)足清渣要求；同時(shí)，對(duì)大橋四周建筑物沒(méi)有造成任何損壞，爆破半小時(shí)后，即通航。

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