探究旧铁路大桥桥墩的水下爆破拆除分析
2017-11-13
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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