探究舊鐵路大橋橋墩的水下爆破拆除分析
2017-11-13
引言
在過去，基本上所有的鐵路大橋都是有橋墩的，但是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，這些老舊鐵路大橋的橋墩已嚴(yán)重影響了其周邊地區(qū)的通航；而且隨著科技的發(fā)展及工藝的進(jìn)步，人們已經(jīng)能夠建造出無(wú)橋墩的大橋。所以，為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，就必須對(duì)這些橋墩進(jìn)行拆。
1、水下爆破的特點(diǎn)
由于很多舊鐵路大橋的橋墩是在水中的，所以通常采用水下爆破法對(duì)其進(jìn)行拆除。水下爆破與露天爆破、地下爆破的原理大致相同，都是向要爆破的介質(zhì)鉆出的炮孔或開挖的藥室或在其表面敷設(shè)炸藥，放入起爆雷管，然后引爆。但由于水的不可壓縮性以及壓力、水深、流速的影響，水下爆破又具有許多特點(diǎn)，要求爆破器材具有良好的抗水性能，在水壓作用下不失效，并不過分降低其原有性能；由于水的傳爆能力較大，在爆破參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)要注意殉爆影響；施工方法上必須考慮水深、流速、風(fēng)浪的影響，鉆孔定位、操作、裝藥、聯(lián)接爆破網(wǎng)路要做到準(zhǔn)確可靠都較困難；水能提高裸露藥包的破碎效果，但炸藥的爆炸威力隨水深、水壓的增加而降低，爆破效果較差；在等量裝藥的情況下，水下爆破產(chǎn)生的地震波比陸地爆破要大，水中沖擊波的危害較突出。
2、鉆孔爆破法進(jìn)行舊鐵路大橋橋墩拆除
水下爆破根據(jù)爆破方法的不同，可分為鉆孔爆破、裸露爆破以及洞室爆破，其中又以鉆孔爆破法較為常見。下面我們就以鉆孔爆破法為例，對(duì)舊鐵路大橋橋墩的水下爆破拆除進(jìn)行分析與研究。
2.1 掌握橋墩結(jié)構(gòu)及其配筋情況
由于舊鐵路大橋修筑時(shí)間較早，其原始資料大多已找尋不到，基本上已經(jīng)沒有人知道他們的具體結(jié)構(gòu)形式、配筋情況以及強(qiáng)度如何；所以在爆破前要先利用鉆孔進(jìn)行勘探。通過勘探結(jié)果，可以掌握橋墩上部及下部結(jié)構(gòu)的配筋形式、橋墩頂蓋厚度、側(cè)壁及隔墻厚度、側(cè)壁有無(wú)加固、加固厚度、加固配筋形式、橋墩四周有無(wú)外覆鋼板、有無(wú)泥沙和塊石等堆積物保護(hù)等等，如河面已結(jié)冰，還需掌握冰面的厚度。
2.2 制定爆破方案
爆破拆除方案的制定，需根據(jù)工程的特點(diǎn)、業(yè)主具體要求以及橋墩結(jié)構(gòu)等具體情況而定。以松花江舊鐵路大橋橋墩的拆除為例，為不影響航運(yùn)，該工程要求橋墩的拆除工作必須在冬季封江期內(nèi)完成；因多次加固，且年數(shù)已久，橋墩的結(jié)構(gòu)及配筋不明。因此，該工程具有時(shí)間緊迫、工程量大、工程難度高、環(huán)保及安全性要求高等特點(diǎn)。同時(shí)業(yè)主亦要求爆破后，要能滿足松花江大型船只的安全航行；爆碴塊度最大不可超過0.3立方米，能滿足人工清碴及普通挖泥船挖掘要求；橋墩內(nèi)的鋼筋必須炸斷或者滿足爆后切割，以保證正常通航；爆破危害效應(yīng)不可危及周邊正在運(yùn)行的新大橋、船只以及為新橋供電的變壓器；不可對(duì)松花江造成污染。通過鉆孔勘探得知，該橋墩側(cè)壁經(jīng)過加固，承臺(tái)四周外覆6mm厚的鋼板，且有泥沙及塊石等堆積物保護(hù)。
根據(jù)上述特點(diǎn)、要求及橋墩概況，制定了下述爆破方案:1）首先在施工前，組織工人將承臺(tái)四周外覆的鋼板從焊接的地方進(jìn)行切割，接著再鉆孔爆破，將護(hù)板炸開；2）其次進(jìn)行鉆孔勘探，掌握橋墩數(shù)據(jù)，為確切地掌握頂蓋的厚度及配筋，需在每個(gè)橋墩上鉆6-8個(gè)孔；為便于計(jì)算隔墻及側(cè)壁的厚度，在鉆孔時(shí)，需在設(shè)計(jì)好的位置，按照設(shè)計(jì)角度相向鉆兩個(gè)孔，再根據(jù)孔的角度及深度，用幾何方法計(jì)算；3）在掌握了橋墩數(shù)據(jù)后，再采用垂直深孔與部分淺孔結(jié)合的方法，在鉆孔爆破船上進(jìn)行微差控制爆破，對(duì)于側(cè)壁及后加固的外壁，應(yīng)采用垂直深孔法，孔徑為90mm，深度比要求拆除的承臺(tái)高度深0.5-0.8m為宜；對(duì)于承臺(tái)頂蓋，則采用深孔與直徑40的淺孔相間布置的方法，孔深分別為1.9和1.6m；兩道加強(qiáng)肋墻則采用淺孔法，其深度參考側(cè)壁；4)在頂部孔內(nèi)放置單耗較小的炸藥，在側(cè)壁及內(nèi)部隔墻孔內(nèi)放置單耗較大的炸藥，保證讓頂部先炸，選用猛度大于14的防水乳化炸藥和秒差導(dǎo)爆管雷管分段起爆，以保證水下爆破的效果，滿足業(yè)主對(duì)塊度的要求和單響藥量的要求；5）采用微差控制爆破法，保證周邊正在運(yùn)行的新大橋、船只以及為新橋供電的變壓器的安全。
2.3 確定起爆網(wǎng)絡(luò)
為避免外界雜散電流、射頻電流等干擾所引發(fā)的早爆或誤爆事故的發(fā)生，通常采用孔內(nèi)外非電導(dǎo)爆管網(wǎng)格式起爆網(wǎng)路，將總藥量分成若干個(gè)區(qū)段，進(jìn)行毫秒延時(shí)爆破；再將電雷管進(jìn)行串聯(lián)，以此激爆導(dǎo)爆管網(wǎng)路；起爆順序要遵守先上后下、先外后內(nèi)的原則。
2.4 評(píng)估爆破安全性
爆破安全度的評(píng)估主要是保證爆破時(shí)的危害效應(yīng)，不會(huì)對(duì)周圍水中構(gòu)筑物、船舶等造成危害。爆破危害主要指爆破震動(dòng)、水中沖擊波及爆破飛石。
對(duì)于爆破震動(dòng)危害的評(píng)估主要根據(jù)《爆破安全規(guī)程》的規(guī)定，比如松花江舊鐵路大橋是采用微差控制爆破的，因此可根據(jù)其中給出的關(guān)于計(jì)算爆破震動(dòng)質(zhì)點(diǎn)峰值振速的經(jīng)驗(yàn)公式，來(lái)反算不同距離R處允許的最大一段（次）起爆藥量Qmax，具體公式如下：Qmax=R3{[v]/kk’}3/a,式中R為爆點(diǎn)中心到被保護(hù)對(duì)象的距離，v為質(zhì)點(diǎn)垂直振速，k’為微差控制爆破修正系數(shù)，a和k是指地震波衰減指數(shù)及與爆破地形、地質(zhì)條件等有關(guān)的系數(shù)，當(dāng)計(jì)算出來(lái)的質(zhì)點(diǎn)垂直振速小于規(guī)定值時(shí)，就表明該次爆破震動(dòng)不會(huì)對(duì)被保護(hù)對(duì)象產(chǎn)生危害。
水中沖擊波的危害評(píng)估，可根據(jù)下式：p=31()1.45°，推算出最大一次起爆藥量的計(jì)算公式：Qmax=R3（p/31）2.07，式中R為爆點(diǎn)中心到被保護(hù)對(duì)象的距離，p為沖擊波峰值壓力；然后參照我國(guó)對(duì)于p值的相關(guān)規(guī)定，計(jì)算出Qmax值，當(dāng)該值小于規(guī)定值時(shí)，即表明該次爆破所產(chǎn)生的水中沖擊波不會(huì)對(duì)保護(hù)對(duì)象造成危害。
根據(jù)國(guó)內(nèi)相關(guān)水下爆破經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)水深超過4m時(shí)，很少會(huì)有飛石爆出，因此可取50-90米的安全距離，不過由于舊鐵路大橋橋墩結(jié)構(gòu)不明，且橋墩混凝土可能已遭到破壞，有可能出現(xiàn)與設(shè)計(jì)值有出入的現(xiàn)象，為防萬(wàn)一，可對(duì)人員適當(dāng)調(diào)遠(yuǎn)安全警戒距離。
3、結(jié)論
水下爆破由于是在水中進(jìn)行的，因此與其它爆破方式相比，對(duì)爆破材料、鉆孔技術(shù)等有更高的要求；而舊鐵路大橋因年數(shù)已久，許多原始資料已然丟失，使得水下爆破的作業(yè)環(huán)境變得更為復(fù)雜，安全風(fēng)險(xiǎn)更大，難度更高。在進(jìn)行爆破時(shí)，一定要先掌握橋墩具體結(jié)構(gòu)形式及配筋，再根據(jù)工程特點(diǎn)及要求，制定合理的爆破方案，并對(duì)其安全性進(jìn)行評(píng)估，以此保證水下爆破拆除工作的順利完成。參考文獻(xiàn)
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