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探究旧铁路大桥桥墩的水下爆破拆除分析
2017-11-13  中国桥梁网 分享到:
关键词:旧铁路大桥 桥墩 水下爆破 拆除 钻孔爆破 

   引言

   在过去,基本上所有的铁路大桥都是有桥墩的,但是随着经济的发展,这些老旧铁路大桥的桥墩已严重影响了其周边地区的通航;而且随着科技的发展及工艺的进步,人们已经能够建造出无桥墩的大桥。所以,为了满足经济发展的需要,就必须对这些桥墩进行拆。

   1、水下爆破的特点

   由于很多旧铁路大桥的桥墩是在水中的,所以通常采用水下爆破法对其进行拆除。水下爆破与露天爆破、地下爆破的原理大致相同,都是向要爆破的介质钻出的炮孔或开挖的药室或在其表面敷设炸药,放入起爆雷管,然后引爆。但由于水的不可压缩性以及压力、水深、流速的影响,水下爆破又具有许多特点,要求爆破器材具有良好的抗水性能,在水压作用下不失效,并不过分降低其原有性能;由于水的传爆能力较大,在爆破参数设计时要注意殉爆影响;施工方法上必须考虑水深、流速、风浪的影响,钻孔定位、操作、装药、联接爆破网路要做到准确可靠都较困难;水能提高裸露药包的破碎效果,但炸药的爆炸威力随水深、水压的增加而降低,爆破效果较差;在等量装药的情况下,水下爆破产生的地震波比陆地爆破要大,水中冲击波的危害较突出。

   2、钻孔爆破法进行旧铁路大桥桥墩拆除

   水下爆破根据爆破方法的不同,可分为钻孔爆破、裸露爆破以及洞室爆破,其中又以钻孔爆破法较为常见。下面我们就以钻孔爆破法为例,对旧铁路大桥桥墩的水下爆破拆除进行分析与研究。

   2.1 掌握桥墩结构及其配筋情况

   由于旧铁路大桥修筑时间较早,其原始资料大多已找寻不到,基本上已经没有人知道他们的具体结构形式、配筋情况以及强度如何;所以在爆破前要先利用钻孔进行勘探。通过勘探结果,可以掌握桥墩上部及下部结构的配筋形式、桥墩顶盖厚度、侧壁及隔墙厚度、侧壁有无加固、加固厚度、加固配筋形式、桥墩四周有无外覆钢板、有无泥沙和块石等堆积物保护等等,如河面已结冰,还需掌握冰面的厚度。

   2.2 制定爆破方案

   爆破拆除方案的制定,需根据工程的特点、业主具体要求以及桥墩结构等具体情况而定。以松花江旧铁路大桥桥墩的拆除为例,为不影响航运,该工程要求桥墩的拆除工作必须在冬季封江期内完成;因多次加固,且年数已久,桥墩的结构及配筋不明。因此,该工程具有时间紧迫、工程量大、工程难度高、环保及安全性要求高等特点。同时业主亦要求爆破后,要能满足松花江大型船只的安全航行;爆碴块度最大不可超过0.3立方米,能满足人工清碴及普通挖泥船挖掘要求;桥墩内的钢筋必须炸断或者满足爆后切割,以保证正常通航;爆破危害效应不可危及周边正在运行的新大桥、船只以及为新桥供电的变压器;不可对松花江造成污染。通过钻孔勘探得知,该桥墩侧壁经过加固,承台四周外覆6mm厚的钢板,且有泥沙及块石等堆积物保护。

   根据上述特点、要求及桥墩概况,制定了下述爆破方案:1)首先在施工前,组织工人将承台四周外覆的钢板从焊接的地方进行切割,接着再钻孔爆破,将护板炸开;2)其次进行钻孔勘探,掌握桥墩数据,为确切地掌握顶盖的厚度及配筋,需在每个桥墩上钻6-8个孔;为便于计算隔墙及侧壁的厚度,在钻孔时,需在设计好的位置,按照设计角度相向钻两个孔,再根据孔的角度及深度,用几何方法计算;3)在掌握了桥墩数据后,再采用垂直深孔与部分浅孔结合的方法,在钻孔爆破船上进行微差控制爆破,对于侧壁及后加固的外壁,应采用垂直深孔法,孔径为90mm,深度比要求拆除的承台高度深0.5-0.8m为宜;对于承台顶盖,则采用深孔与直径40的浅孔相间布置的方法,孔深分别为1.9和1.6m;两道加强肋墙则采用浅孔法,其深度参考侧壁;4)在顶部孔内放置单耗较小的炸药,在侧壁及内部隔墙孔内放置单耗较大的炸药,保证让顶部先炸,选用猛度大于14的防水乳化炸药和秒差导爆管雷管分段起爆,以保证水下爆破的效果,满足业主对块度的要求和单响药量的要求;5)采用微差控制爆破法,保证周边正在运行的新大桥、船只以及为新桥供电的变压器的安全。

   2.3 确定起爆网络

   为避免外界杂散电流、射频电流等干扰所引发的早爆或误爆事故的发生,通常采用孔内外非电导爆管网格式起爆网路,将总药量分成若干个区段,进行毫秒延时爆破;再将电雷管进行串联,以此激爆导爆管网路;起爆顺序要遵守先上后下、先外后内的原则。

   2.4 评估爆破安全性

   爆破安全度的评估主要是保证爆破时的危害效应,不会对周围水中构筑物、船舶等造成危害。爆破危害主要指爆破震动、水中冲击波及爆破飞石。

   对于爆破震动危害的评估主要根据《爆破安全规程》的规定,比如松花江旧铁路大桥是采用微差控制爆破的,因此可根据其中给出的关于计算爆破震动质点峰值振速的经验公式,来反算不同距离R处允许的最大一段(次)起爆药量Qmax,具体公式如下:Qmax=R3{[v]/kk’}3/a,式中R为爆点中心到被保护对象的距离,v为质点垂直振速,k’为微差控制爆破修正系数,a和k是指地震波衰减指数及与爆破地形、地质条件等有关的系数,当计算出来的质点垂直振速小于规定值时,就表明该次爆破震动不会对被保护对象产生危害。

   水中冲击波的危害评估,可根据下式:p=31()1.45°,推算出最大一次起爆药量的计算公式:Qmax=R3(p/31)2.07,式中R为爆点中心到被保护对象的距离,p为冲击波峰值压力;然后参照我国对于p值的相关规定,计算出Qmax值,当该值小于规定值时,即表明该次爆破所产生的水中冲击波不会对保护对象造成危害。

   根据国内相关水下爆破经验,当水深超过4m时,很少会有飞石爆出,因此可取50-90米的安全距离,不过由于旧铁路大桥桥墩结构不明,且桥墩混凝土可能已遭到破坏,有可能出现与设计值有出入的现象,为防万一,可对人员适当调远安全警戒距离。

   3、结论

   水下爆破由于是在水中进行的,因此与其它爆破方式相比,对爆破材料、钻孔技术等有更高的要求;而旧铁路大桥因年数已久,许多原始资料已然丢失,使得水下爆破的作业环境变得更为复杂,安全风险更大,难度更高。在进行爆破时,一定要先掌握桥墩具体结构形式及配筋,再根据工程特点及要求,制定合理的爆破方案,并对其安全性进行评估,以此保证水下爆破拆除工作的顺利完成。参考文献

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