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，但是隨著經濟的發(fā)展，這些老舊鐵路大橋的橋墩已嚴重影響了其周邊地區(qū)的通航；而且隨著科技的發(fā)展及工藝的進步，人們已經能夠建造出無橋墩的大橋。所以，為了滿足經濟發(fā)展的需要，就必須對這些橋墩進行拆。
1、水下爆破的特點
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其進行拆除。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鉆出的炮孔或開挖的藥室或在其表面敷設炸藥，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，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)設計時要注意殉爆影響；施工方法上必須考慮水深、流速、風浪的影響，鉆孔定位、操作、裝藥、聯(lián)接爆破網路要做到準確可靠都較困難；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、鉆孔爆破法進行舊鐵路大橋橋墩拆除
水下爆破根據爆破方法的不同，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，對舊鐵路大橋橋墩的水下爆破拆除進行分析與研究。
2.1 掌握橋墩結構及其配筋情況
由于舊鐵路大橋修筑時間較早，其原始資料大多已找尋不到，基本上已經沒有人知道他們的具體結構形式、配筋情況以及強度如何；所以在爆破前要先利用鉆孔進行勘探。通過勘探結果，可以掌握橋墩上部及下部結構的配筋形式、橋墩頂蓋厚度、側壁及隔墻厚度、側壁有無加固、加固厚度、加固配筋形式、橋墩四周有無外覆鋼板、有無泥沙和塊石等堆積物保護等等，如河面已結冰，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，需根據工程的特點、業(yè)主具體要求以及橋墩結構等具體情況而定。以松花江舊鐵路大橋橋墩的拆除為例，為不影響航運，該工程要求橋墩的拆除工作必須在冬季封江期內完成；因多次加固，且年數(shù)已久，橋墩的結構及配筋不明。因此，該工程具有時間緊迫、工程量大、工程難度高、環(huán)保及安全性要求高等特點。同時業(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；爆破危害效應不可危及周邊正在運行的新大橋、船只以及為新橋供電的變壓器；不可對松花江造成污染。通過鉆孔勘探得知，該橋墩側壁經過加固，承臺四周外覆6mm厚的鋼板，且有泥沙及塊石等堆積物保護。
根據上述特點、要求及橋墩概況，制定了下述爆破方案:1）首先在施工前，組織工人將承臺四周外覆的鋼板從焊接的地方進行切割，接著再鉆孔爆破，將護板炸開；2）其次進行鉆孔勘探，掌握橋墩數(shù)據，為確切地掌握頂蓋的厚度及配筋，需在每個橋墩上鉆6-8個孔；為便于計算隔墻及側壁的厚度，在鉆孔時，需在設計好的位置，按照設計角度相向鉆兩個孔，再根據孔的角度及深度，用幾何方法計算；3）在掌握了橋墩數(shù)據后，再采用垂直深孔與部分淺孔結合的方法，在鉆孔爆破船上進行微差控制爆破，對于側壁及后加固的外壁，應采用垂直深孔法，孔徑為90mm，深度比要求拆除的承臺高度深0.5-0.8m為宜；對于承臺頂蓋，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；兩道加強肋墻則采用淺孔法，其深度參考側壁；4)在頂部孔內放置單耗較小的炸藥，在側壁及內部隔墻孔內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爆管雷管分段起爆，以保證水下爆破的效果，滿足業(yè)主對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 確定起爆網絡
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，通常采用孔內外非電導爆管網格式起爆網路，將總藥量分成若干個區(qū)段，進行毫秒延時爆破；再將電雷管進行串聯(lián)，以此激爆導爆管網路；起爆順序要遵守先上后下、先外后內的原則。
2.4 評估爆破安全性
爆破安全度的評估主要是保證爆破時的危害效應，不會對周圍水中構筑物、船舶等造成危害。爆破危害主要指爆破震動、水中沖擊波及爆破飛石。
對于爆破震動危害的評估主要根據《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，因此可根據其中給出的關于計算爆破震動質點峰值振速的經驗公式，來反算不同距離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為爆點中心到被保護對象的距離，v為質點垂直振速，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、地質條件等有關的系數(shù)，當計算出來的質點垂直振速小于規(guī)定值時，就表明該次爆破震動不會對被保護對象產生危害。
水中沖擊波的危害評估，可根據下式：p=31()1.45°，推算出最大一次起爆藥量的計算公式：Qmax=R3（p/31）2.07，式中R為爆點中心到被保護對象的距離，p為沖擊波峰值壓力；然后參照我國對于p值的相關規(guī)定，計算出Qmax值，當該值小于規(guī)定值時，即表明該次爆破所產生的水中沖擊波不會對保護對象造成危害。
根據國內相關水下爆破經驗，當水深超過4m時，很少會有飛石爆出，因此可取50-90米的安全距離，不過由于舊鐵路大橋橋墩結構不明，且橋墩混凝土可能已遭到破壞，有可能出現(xiàn)與設計值有出入的現(xiàn)象，為防萬一，可對人員適當調遠安全警戒距離。
3、結論
水下爆破由于是在水中進行的，因此與其它爆破方式相比，對爆破材料、鉆孔技術等有更高的要求；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)境變得更為復雜，安全風險更大，難度更高。在進行爆破時，一定要先掌握橋墩具體結構形式及配筋，再根據工程特點及要求，制定合理的爆破方案，并對其安全性進行評估，以此保證水下爆破拆除工作的順利完成。參考文獻
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