爆破振動衰減規(guī)律經(jīng)驗(yàn)公式在三峽工程右岸基礎(chǔ)開挖中的應(yīng)用

楊翔

（中國水利水電第八工程局有限公司砂石公司湖北宜昌　443000）

爆破振動衰減規(guī)律經(jīng)驗(yàn)公式在三峽工程右岸基礎(chǔ)開挖中的應(yīng)用

楊翔

（中國水利水電第八工程局有限公司砂石公司湖北宜昌443000）

由水電八局有限公司三峽下岸溪砂石項(xiàng)目部承擔(dān)的三峽工程右岸基礎(chǔ)開挖主要施工部位包括：右非2#壩段-右廠24#壩段基礎(chǔ)開挖、安Ⅰ、安Ⅱ工程及尾水渠基礎(chǔ)開挖、右廠壩25#～26#鋼管槽開挖。

爆破振動；質(zhì)點(diǎn)振速；爆破；孔徑；最大單響藥量；最小安全距離；反向推算

1　施工環(huán)境

三峽工程右岸基礎(chǔ)開挖施工區(qū)域基巖為灰白色閃云斜長花崗巖和細(xì)粒閃長巖，節(jié)理裂隙面發(fā)育，巖石穩(wěn)定性差。

施工區(qū)域附近需考慮爆破振動安全的部位主要有：右非1#壩段下部的排沙洞、右非3#壩段已澆筑的混凝土體（即高纜后錨墩）、右非3#壩段廊道內(nèi)的灌漿帷幕、高纜拉索錨固點(diǎn)、RCC混凝土圍堰右接頭點(diǎn)及已形成的巖石邊坡。

對這些部位的爆破振動安全控制問題，業(yè)主及監(jiān)理部門多次以設(shè)計通知和監(jiān)理通知的形式發(fā)文反復(fù)強(qiáng)調(diào)。為了不給三峽工程留下質(zhì)量隱患，同時又要加快施工進(jìn)度，應(yīng)該用科學(xué)的方法來指導(dǎo)施工。作為現(xiàn)場施工技術(shù)主管，筆者提出采用如下四組公式，對微新巖石區(qū)和全強(qiáng)風(fēng)化區(qū)進(jìn)行的預(yù)裂爆破和梯段爆破分別進(jìn)行反向推算，以便確定合理的最大單響藥量和適宜的爆破范圍。

2　公式內(nèi)容

微新巖石預(yù)裂爆破振動衰減規(guī)律公式：

微新巖石梯段爆破振動衰減規(guī)律公式：

全強(qiáng)風(fēng)化巖石預(yù)裂爆破振動衰減規(guī)律公式：

全強(qiáng)風(fēng)化巖石梯段爆破振動衰減規(guī)律公式：

式中：V垂直、V水平——垂直方向和水平方向上的質(zhì)點(diǎn)振速（cm/s）；

Q——擬設(shè)計的最大單響藥量（kg）；

R——爆區(qū)與需進(jìn)行振動控制的部位之間的最短直線距離，即最小安全距離（m）。

為檢驗(yàn)公式的通用性，在計算中不引入巖性參數(shù)。

在通常的爆破設(shè)計中，為控制爆破振動破壞的程度，最大單響藥量都不會很大，即使采用孔間微差爆破，單孔單響，為避免可能的爆破能量疊加，允許的最大單響藥量也不會很大。因此，可選擇的最大單響藥量（Q值）的范圍就相應(yīng)很小，一般就取單孔最大裝藥量值。

現(xiàn)在，V垂直、V水平已知（即設(shè)計允許質(zhì)點(diǎn)振速），Q值已知，我們就可以推算出兩個R值，取其中較大者。R值的確定，與實(shí)際施工中作業(yè)面的布置有直接關(guān)系。我們知道，在靠近需控制質(zhì)點(diǎn)振速的部位進(jìn)行爆破施工時，只能采用手風(fēng)鉆進(jìn)行小孔徑、小裝藥量的爆破，既耽誤施工進(jìn)度，又會增加施工成本。如果我們盡可能擴(kuò)大大孔徑、大裝藥量的爆破作業(yè)的范圍，就能很好地解決上述問題。而R值的確定，為我們在設(shè)計規(guī)劃中確定工作面的布置提供了依據(jù)。

3　應(yīng)用實(shí)例

2002年8月25日，我們要進(jìn)行▽80～▽72的梯段爆破開挖施工。離施工區(qū)不遠(yuǎn)是地下排沙洞，洞內(nèi)正進(jìn)行混凝土澆筑。我們希望盡可能將工作面安排向排沙洞方向推進(jìn)，以便爭取將手風(fēng)鉆工作量壓縮至最小。

進(jìn)行爆破設(shè)計時，我們首先確定已知條件為：①安全質(zhì)點(diǎn)振動速度PPV≤1.5cm/s；②施工區(qū)為微新巖石，設(shè)計坡度1：0.72，即設(shè)計孔深為9.8m，堵塞2.0m；③CM351鉆機(jī)造孔，孔徑φ105，φ70袋裝藥卷裝藥，線裝藥密度4.4kg/m，由于采用單孔單響爆破，可確定最大單響藥量Q=（9.8-2）×4.4=34.3kg。

據(jù)此，我們可以利用公式（2）計算推演最小直線距離R值：

取其中較大值，確定最小安全距離為58.2m。然后根據(jù)圖紙樁號及高程，我們就可以確定安全的施工區(qū)域，如圖1所示。

這個方法將大孔徑爆破的范圍最大化，對于降低施工成本，加快施工進(jìn)度，提高經(jīng)濟(jì)效益，有非常明顯的效果。對比如表1。

由表1可以看出，采用CM351鉆機(jī)鉆孔，每立方米單價可以降低2.44元，降幅達(dá)到42%。

4　結(jié)論

圖1　

表1　不同孔徑鉆機(jī)經(jīng)濟(jì)效益比較表

實(shí)際施工過程中，三峽集團(tuán)業(yè)主委托湖北省科技咨詢服務(wù)中心水利水電爆破分部承擔(dān)進(jìn)行了多次重點(diǎn)部位（包括微新巖區(qū)和全強(qiáng)風(fēng)化區(qū)）典型爆破振動監(jiān)測和聲波檢測，經(jīng)動態(tài)監(jiān)測成果分析得出：24次爆破振動安全監(jiān)測共計210線次實(shí)測成果中，96.2%的最大質(zhì)點(diǎn)振動速度值未超過安全控制標(biāo)準(zhǔn)，表明工程爆破對鋼管槽間隔墩、排沙洞新澆混凝土和右非3#壩段灌漿廊道、拉索錨固點(diǎn)、纜機(jī)基礎(chǔ)等部位的振動影響得到有效控制。測試結(jié)果都符合《長江三峽水利樞紐右岸24#～26#廠壩基礎(chǔ)開挖及場地平整工程招標(biāo)文件》（TGP/CT-SXJ-471）有關(guān)要求。以上所述的四個經(jīng)驗(yàn)公式，特別是微新巖石爆破振動衰減規(guī)律公式，可以應(yīng)用在初期爆破方案的選定、爆破作業(yè)面的安排布置、爆破振動影響的預(yù)估等方面。由于試驗(yàn)未引入巖性參數(shù)，可以認(rèn)為公式具有普適性。

TV731.6

A

1673-0038（2015）03-0158-02

2015-1-4

楊翔（1973-），男，工程師，本科，主要從事水電站建設(shè)及其相關(guān)工作。

施工區(qū)相鄰的永久建筑物較多，對爆破振動控制要求極嚴(yán)。本文介紹的四個經(jīng)驗(yàn)公式，在每次做爆破設(shè)計規(guī)劃之前，都利用其進(jìn)行反向推算，得出最優(yōu)方案后才進(jìn)行實(shí)際施工。經(jīng)過三峽集團(tuán)業(yè)主多次進(jìn)行的現(xiàn)場振動監(jiān)測，所獲實(shí)測結(jié)果均滿足三峽總公司制定的長江三峽工程標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)爆破安全質(zhì)點(diǎn)振速的要求。