工程地點：四川省三臺縣
完成單位：西南交通大學工程爆破研究所、四川字泰特種工程技術有限公司
項目主持人及參加人員：施富強、鄭凱鋒、楊稚華、杜少華、王 堅
撰稿人：施富強
1 工程概況
1.1 橋樑結構
三臺涪江大橋始建於1976年，1980年10月通車，是我國建成的第一座預應力鋼筋混凝土斜拉橋。大橋全長560m，其中，需控爆拆除的斜拉橋全長240m，與其相連的320m八孔石拱引橋需完善保留，繼續使用。橋面淨寬12m，設計載重為汽-20、掛-100。橋墩高33m，斜拉索塔高30m，均為變截面鋼筋混凝土結構。該橋採用分離式鋼筋混凝土兩箱預應力結構，在上部箱梁施工過程中，就已發現在斜拉索後集中力作用的部位有細小的裂縫。在以後的營運過程中，檢查發現裂縫有延長、擴大趨勢。在2003年3月的全面檢查過程中，進一步發現鹽亭岸橋臺的四根連桿支座有3根已經被拉斷或脫落，橋塔也發生偏移達14cm，斜拉索的高強度鋼絲也有一定程度的鏽蝕。最終做出拆除斜拉橋、保留原引橋的決定。
1.2 周圍環境
河道基本為南北走向，上游400m處為華能明臺水電站，200m處的山坡上為該電廠的變電站。下游30m處為110kV跨江輸電電纜(爆破時不能停電)，150m處為渡船泊位。橋頭兩端均為交通樞紐，其中東橋頭兩側均有民房，距大橋約5m。斜拉橋西端是要保留的石拱引橋，附近50m處為鄉辦企業聚集區。
1.3 爆破拆除要求
(1)拆除240m斜拉橋、橋墩及索塔，保留西端與其相連的八孔320m石拱引橋和東端的橋臺。
(2)需保留的石拱引橋、橋臺不能有任何損傷，尤其是石拱引橋與斜拉橋共用的8號橋墩，必須確保安全，若一旦變形，整個石拱橋將報廢。因此，其30m高的墩體和巨大的基礎均不能被斜拉橋爆破後的結構體傷及。
(3)上游華能明臺電廠及其變電站要確保其安全。
(4)下游30m處的110kV跨江輸電電纜是電站的主要輸電網，爆破時不能停電，因此，要保證其安全。
(5)大橋兩端的各類建築不得損壞，爆前拍攝記錄，爆後核對。相關責任由施工單位承擔。
(6)根據危橋的具體情況，必須保證預處理期間的安全，避免意外事故。
(7)爆破後要負責清渣，保證航道安全。
2 爆破設計方案
2.1 運動學分析
由圖1可以看出，兩斜拉橋墩與其兩端的8號石拱橋墩、11號橋臺軸線間距均為56m。而索塔頂距河床為63m，因此，若將索塔定向分別向兩岸倒塌(對清渣有利)，則勢必傷及要保護的橋墩、橋臺。
斜拉橋橋體兩端均分別坐落在11號橋臺和8號橋墩上。考慮到8號橋墩、11號橋臺的安全，此段橋體不允許施爆。若其垂直下落必然在與8號橋墩(11號臺)重疊的4．4m範圍內傷及橋墩(臺)。因此，爆破時，必須給其水平拉力，將其拉出控制區。為了達到這一目的，需保證其餘各段橋樑必須爆碎，徹底失去剛性；保持樑系中預應力鋼索爆破過程中的完整性，以利用索塔及橋體的重量拉動橋墩(臺)上的樑段。
減小橋樑端與橋臺(墩)間的摩擦係數。根據設計資料得知保留的樑段重量不小於43．8t。因此，爆前採用更換支撐、增加配重，以達到改變原有的拉桿平衡體系，形成具有較小摩擦係數（ƒ<1)的靜力平衡體系。
為了減小河道清渣難度，應控制索塔向兩端傾倒。為此必須做到橋墩在索塔形成明顯向岸邊傾斜的趨勢後隨即徹底爆碎。同時，保持索塔的完整，並確保橋樑爆碎，則有利於通過斜拉索將位於江心一側的爆後橋體拉向兩岸。
2.2 靜力學工況計算及拆除順序校核
由於斜拉橋有16m跨的中孔掛樑，橋樑重心移向江心，索塔已偏移達14cm。再考慮到預處理時要拆除橋面鋪裝及欄杆，並要確定是否採用箱梁內注水實施水壓爆破。因此，必須對橋樑進行靜力學工況計算，並校核預拆除過程中橋樑的結構平衡。計算共分20個工況：
(1)1～15工況為按原設計程序將橋建成(計人了主樑內預應力筋的作用及混凝土收縮徐變的影響)；
(2)16工況計人了成橋後22年徐變的影響；
(3)17工況拆除中孔128m內的橋面鋪裝、欄杆、人行道。邊孔內暫不拆除，留作壓重；
(4)18工況拆除邊孔鏈杆支座(此時支座處於受壓狀態，藉助千斤頂以硬木取代)；
(5)19工況加水(按箱孔面積80％計人，6．4t／m)；
(6)20工況系延續30天的影響(基本無變化)。
從以上計算得出，15、16、17、19等工況的主樑、墩、塔混凝土及預應力筋，斜拉索等的應力均在規範容許的範圍內。
2.3 爆破方案
通過上述力學模型分析保證斜拉橋安全坍塌時應控制的關鍵構件運動軌跡，進而提出完成這一設計思想應採用深孔爆破、水壓爆破及淺孔爆破相結合的最佳方案。其中水壓爆破應滿足注水量小於該橋設計荷載的要求。同時，加強安全監測，嚴格控制加載過程中的應力變化，確保施工過程的安全。另外，在國內首次應用計算機動態仿真技術，對大橋的爆破過程進行全時段的爆破坍塌仿真，以此來檢驗、完善系統設計的可靠性和安全性。本次控制爆破，總藥量2200kg，使用各種雷管3000餘發，爆破過程歷時2．5s，大橋在5s多的時間內實現安全坍塌。
2．3．1 淺孔爆破
佈置在索塔根部，以便形成索塔向兩岸的定向傾倒；佈置在橋墩根部，確保橋墩倒塌(一旦橋墩深孔爆破出現拒爆，則可形成高聳的橋墩與索塔摺疊爆破)，避免傷及引橋橋墩和橋臺。同時，隔離深孔爆破對基礎的振動，減輕振動波的傳遞；佈置在中孔掛樑處及其他預處理的箱梁上，以提高爆碎程度，便於清渣。箱梁橫斷面及炸藥位置見圖2。
2．3．2深孔爆破
佈置在橋墩上。從橋墩頂佈置深孔，直至基礎以上3m(此3m內布淺孔)。目的是爆破過程中，將橋墩全部爆碎，使其主體原地坍塌，並略向岸邊傾斜。
2．3．3水壓爆破
對箱梁採用水壓爆破，有利於充分解體。同時，合理設計時段，使靠近江心一側的橋樑儘可能多地拉向兩岸。考慮到橋樑已處於索塔朝河道中心傾斜的狀態，因此，預處理時應及時給橋樑補以配重，確保其受力均衡穩定，配重材料為黃土，水壓、深孔爆破炸藥分佈見圖3。
3 爆破效果及分析
根據設計參數，應用動態仿真技術，全時段地模擬大橋爆破坍塌過程，檢驗設計的可靠性。事實證明，爆破效果與實際工況非常接近(圖4略)。