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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