李友軍，聶 亞，趙志遠，王隆基，汪惠真，曾光耀

(1．廣東中人集團建設(shè)有限公司，廣州 510515；2．安鄉(xiāng)縣交通運輸局，湖南 常德 415600；3．安鄉(xiāng)縣城市建設(shè)投資開發(fā)有限責(zé)任公司，湖南 常德 415600)

隨著國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及交通運輸需要，越來越多的結(jié)構(gòu)強度不足、滿足不了運輸需求的橋梁需要拆除。通航航道上橋梁拆除，除需要考慮對道路交通的影響外，還需要考慮封航影響。目前，航道上預(yù)應(yīng)力箱梁橋梁拆除方法主要有機械拆除和爆破拆除[1-4]。針對長度長、橋跨多、影響因素多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的橋梁，如何針對性的選擇施工方法，在保證通航航道上橋梁高效、安全拆除的同時，最大限度減少對通航的影響，需要進一步研究。

1 工程概況

石龜山老橋橫跨澧水，處澧水主河槽寬約300 m，為全年通航河道。橋梁總長1 572.44 m，橋?qū)?0 m，其中主橋長度410 m，變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，基礎(chǔ)采用國內(nèi)罕見的預(yù)制大直徑空心樁和空心墩橋型，引橋為現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁。主橋橋墩(33#～39#)墩柱為直徑400 cm圓柱空心墩，34#～36#墩柱壁厚30 cm，外側(cè)25 cm加厚層鋼纖維混凝土補強，其余橋墩壁厚30 cm。引橋為11×16 m 現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土空心板、21 m×30 m等截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁梁橋。該橋經(jīng)評定為Ⅴ類危橋，嚴重影響過往行人及船只安全，應(yīng)予拆除。

2 拆除方法研究

由于石龜山老橋引橋段部分位于陸地上，拆除影響較小，410 m變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁主橋段橫跨主航道，封航影響范圍廣，本文只針對主橋段展開研究，擬采用機械靜力切割和爆破拆除施工方法。

2.1 機械靜力切割

主橋在新建時為分段懸拼，拆除按原段數(shù)逐步解體卸載，合龍段拆除嚴格按照建橋的合攏順序(即第37、38、35、36、34 跨的合攏順序)的逆順序進行倒拆。分離為各個節(jié)段，再采用纜索吊裝設(shè)備或掛籃設(shè)備、浮吊吊裝設(shè)備將箱梁節(jié)段吊裝至駁船后運離橋位，然后對橋墩及墩頂進行二次破拆。利用MADIS軟件按照原設(shè)計對主橋建立數(shù)值模型，模擬靜力切割過程(見圖1)。

圖1 靜力切割拆除過程模擬

通過對圖1模擬結(jié)果進行分析，結(jié)合橋梁實際運營狀況，可知：①主橋段采用掛籃靜力切割倒拆的方法拆除過程中，理論上懸拼接縫處、墩頂、橋墩等位置剪力效應(yīng)均在承載能力強度范圍以內(nèi)，橋梁結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定；②本橋建成時和運營期有大量的結(jié)構(gòu)病害，本次模擬計算完全按照設(shè)計圖紙來做，與實際狀態(tài)相比，可能會積累較大的誤差；③結(jié)構(gòu)的大量病害可能是由于混凝土澆筑質(zhì)量、梁段拼裝的施工誤差、預(yù)應(yīng)力束張拉的錨固力形成的局部開裂、鋼絲回縮、預(yù)應(yīng)力束管道壓漿不飽滿等造成，這些因素也會導(dǎo)致計算和結(jié)構(gòu)的實際內(nèi)力狀態(tài)偏差較大；④不良地質(zhì)的影響造成墩柱下沉，懸臂對稱拆除橋梁會對墩柱產(chǎn)生較大的彎矩，兩側(cè)結(jié)構(gòu)重量不對稱，形成的墩柱彎矩會使切割拆除施工有很大的安全風(fēng)險；⑤對梁體進行切割時，結(jié)構(gòu)的體系轉(zhuǎn)換會造成很大的內(nèi)力變化。

由上可知，采用靜力切割方法必須根據(jù)橋梁原施工圖紙來確定機械切割的位置與切割順序，確保橋梁受力平衡，由于主橋老橋病害較多，出現(xiàn)較大沉降，經(jīng)歷過多次維修加固施工，主體結(jié)構(gòu)安全儲備不足，采用靜力切割方案存在非常大的安全隱患及施工風(fēng)險，主橋拆除不能采用機械靜力切割方法。

2.2 拆除爆破

采用爆破方法使航道上主橋箱梁分離為質(zhì)量100 t左右的節(jié)段，橋墩空腔水壓爆破，橋墩混凝土炸碎后，梁體均勻塌落至水中，機械液壓鉗剪斷節(jié)段梁體間預(yù)應(yīng)力束及鋼筋，首先吊離通航孔處的節(jié)段梁體，確保及時恢復(fù)通航，再逐步清運河床內(nèi)其他箱梁節(jié)段梁體。

目前，爆破方法發(fā)展較為成熟，主橋箱梁采用分塊切割爆破、橋段采用水壓爆破拆除方法施工風(fēng)險小，安全高效。對比機械靜力切割方法，本橋采用爆破拆除法進行拆除。

3 工程應(yīng)用

3.1 方案設(shè)計

根據(jù)待拆除橋梁的結(jié)構(gòu)特征、周邊環(huán)境和相關(guān)部門要求，參考相關(guān)工程經(jīng)驗[5-9]，采取集成應(yīng)用多種爆破施工方法的施工思路，構(gòu)建精細施工的框架體系，形成針對性的綜合施工工藝。

1)對主橋34#～36#橋墩位于航道中，全部實施水壓爆破，將橋墩的鋼筋混凝土炸碎，重點爆破部位是34#～36#橋墩的水下部分，爆破至河床面以下。

2)主橋箱梁實施分塊切割爆破，將箱梁爆破切割分解為質(zhì)量適中的若干塊，每塊質(zhì)量原則上不超過100 t，利于后續(xù)挖渣工作。

3)對34#～37#處箱梁0號塊實施粉碎性爆破，便于箱梁解體。

3.2 爆破參數(shù)

1) 34#～36#橋墩。34#～36#墩柱采用水壓爆破，根據(jù)沖量準則公式Q=Kδ1.6R1.4，K為藥量系數(shù)，考慮橋墩結(jié)構(gòu)及周邊水壓環(huán)境，K取10；R取1.7 m，δ取0.55 m；計算得Q=8.5 kg。藥包間距取2.0 m，單樁總藥量68 kg。考慮結(jié)構(gòu)物截面面積的藥量計算公式Q=KbKcKdKeδBL，取Kb=1.2，Kc=3.5，Kd=1.0，Ke=1.0，δ=0.55 m，B=1.7 m，L=15 m，計算得Q=58.9 kg?？招臉蚨諡殡p層墩壁，其中外側(cè)25 cm加厚層鋼纖維混凝土補強，且爆破橋墩部位位于水中。為充分克服橋墩外側(cè)水壓影響，保證橋墩及基礎(chǔ)爆破效果，本次爆破宜加大藥量。采用φ90 mm巖石乳化炸藥，采用條形藥柱連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，藥柱長度15 m，單樁布置兩條藥柱，總藥量135.0 kg。水壓爆破參數(shù)如表1所示。

表1 水壓爆破參數(shù)

2)33#、37#～39#橋墩。33#、37#～39#墩柱有裂縫，且裂縫無法縫補，采用淺孔爆破方法，鉆孔直徑40 mm。從橋面沿橋墩口下橋墩水面，搭設(shè)平臺鉆孔爆破。

墩柱為圓柱空心墩，壁厚30 cm，橋墩炸高3.0 m，最小抵抗線15.0 cm，炸藥單耗3.0 kg/m3，孔深0.2 cm，孔距0.3 m，排距0.4 m。單孔藥量取100 g。橋墩爆破參數(shù)如表2所示。

表2 橋墩淺孔爆破參數(shù)

3)主橋箱梁。主橋箱梁采用淺孔爆破，鉆孔直徑40 mm。每5～8 m爆破切割一段，爆破切割段布置4排炮孔，排距1.2 m。其中，70 m跨分為9個切割段；80 m跨分為10個切割段；90 m跨分為13個切割段，箱梁爆破參數(shù)如表3所示。

表3 箱梁爆破參數(shù)

3.3 裝藥結(jié)構(gòu)

主橋箱梁及墩柱炮孔采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，黏土炮泥填塞，水壓爆破采用連續(xù)柱狀條形藥包。

3.4 爆破網(wǎng)路

采取接力式起爆網(wǎng)路，孔內(nèi)統(tǒng)一使用MS15(延時時間880 ms)高段別導(dǎo)爆雷管做起爆元件，孔外使用MS3段的導(dǎo)爆管雷管做傳爆元件實施接力式起爆。

1)整個起爆網(wǎng)路分為35個大區(qū)段，由二組主爆網(wǎng)路傳爆，每組主爆網(wǎng)路鋪設(shè)二條導(dǎo)爆管傳爆，在每個大區(qū)間串聯(lián)MS15導(dǎo)爆管雷管(主橋箱梁段串聯(lián)MS6導(dǎo)爆管雷管)，在每條傳爆線上的每個接點處安裝2發(fā)，并按安裝的要求確保該節(jié)點的傳爆雷管的安裝質(zhì)量，傳爆方向按起爆網(wǎng)路的順序?qū)嵤﹤鞅?/p>

2)每個起爆小區(qū)段為一組，20發(fā)左右抓為一把，用MS3段的導(dǎo)爆管雷管過橋，再用MS3段的導(dǎo)爆管雷管在小區(qū)段內(nèi)接力傳爆，每個接點上使用2發(fā)導(dǎo)爆管雷管傳爆。

3)傳爆網(wǎng)路用非電導(dǎo)爆管和“四通”元件將孔外傳爆的雷管接長并連成復(fù)式加強起(傳)爆網(wǎng)路，共敷設(shè)兩組4條傳爆網(wǎng)路，保證傳爆的可靠性。

3.5 安全措施

待拆除橋梁周邊環(huán)境復(fù)雜，兩岸橋梁兩側(cè)存在民房、工廠等建筑物，需要采取有效的防護措施，防止爆破飛石、爆破沖擊波、爆破振動、爆破粉塵等危害對周邊的影響。

1)通過降低墩柱爆破高度，使墩柱上部、帽梁和橋面首先沖擊墩柱底部預(yù)留部分，墩柱附近形成懸空區(qū)，不直接沖擊地面，減少橋梁對管線沖擊力。

2)臨近房屋及河堤處橋梁下部構(gòu)筑減振土堤，頂寬1 m，底寬2 m，高2 m，頂部壓廢舊輪胎。

3)臨近民房處、防洪堤處墩柱近體部分采用兩層草墊(或棉絮)加一層鋼絲網(wǎng)，遠體部分在距離橋墩從橋上兩側(cè)護欄上懸掛密目網(wǎng)至地面，懸掛范圍在其左右20 m。

4)對爆破部位加強防護，使用20層密目安全網(wǎng)進行包裹，并用12號鐵絲捆扎結(jié)實。在爆破切口外側(cè)掛建20層密目安全網(wǎng)，以阻擋飛石對周圍房屋的破壞。

3.6 爆破效果

爆破橋梁于2021年1月22日15時18分準時起爆，橋梁按照設(shè)計從35#墩往兩側(cè)逐跨倒塌，整個倒塌過程大約持續(xù)約30 s，倒塌過程如圖2所示。爆破橋梁主橋箱梁分段解體充分，橋梁全部按設(shè)計倒塌，爆破效果如圖2所示。

圖2 爆破效果

爆破振動監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，河岸臨近橋梁21 m位置民房監(jiān)測數(shù)值最大，最大振動數(shù)值為1.058 cm/s，主振頻率為30.3 Hz，符合安全允許標(biāo)準[10]，爆破沒有產(chǎn)生其他次生影響，振動監(jiān)測數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 振動監(jiān)測數(shù)據(jù)

4 結(jié)語

通過對通航巷道上千米預(yù)應(yīng)力橋梁拆除方法研究，橋梁主橋段采用機械靜力切割存在非常大的安全隱患及施工風(fēng)險，主橋箱梁采用分塊切割爆破、橋段采用水壓爆破拆除方法施工風(fēng)險小，安全高效。

通過施工的精心組織、合理安排，空間上采用橋面爆破、橋墩爆破與樁基爆破相結(jié)合，爆破方法上采用水壓爆破與鉆孔爆破相結(jié)合的綜合施工工藝，主橋段分段解體爆破，分段解體為5～8 m的結(jié)構(gòu)段，空心橋墩和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)采用水壓爆破，采用復(fù)式交叉起爆網(wǎng)路和復(fù)合防護方式，實現(xiàn)了1 572 m石龜山老橋安全無事故、質(zhì)量優(yōu)良、高效率地完成，保證了澧水航道的如期通航，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，為同類橋梁的拆除提供了借鑒。