城市地下工程爆破震動控制技術(shù)措施研究

林舟 溫敏健 沈順平

摘? 要：在現(xiàn)代城市化發(fā)展進(jìn)程不斷加快的背景下，我國可供使用的城市空間越來越有限，而積極開發(fā)利用地下空間就能有效解決這一問題，通過修建地鐵、地下通道等方式來拓展城市使用空間。基于此，本文通過福州市危險(xiǎn)廢物綜合處置項(xiàng)目，結(jié)合爆破震動機(jī)理，提出了科學(xué)可行的城市地下工程爆破震動控制技術(shù)措施，旨在結(jié)合城市地下工程的實(shí)際建設(shè)情況選擇具有針對性的爆破震動控制技術(shù)，切實(shí)提高城市地下工程爆破震動的控制效果。

關(guān)鍵詞：城市地下工程;爆破震動;控制技術(shù)措施

引言：在城市地下工程建設(shè)過程中經(jīng)常需要用到爆破開挖施工的方法，這種方法盡管有著顯著的經(jīng)濟(jì)適用性和高效便捷性，但城市地下工程爆破過程中產(chǎn)生的震動效應(yīng)很可能破壞周邊建筑物或管線，嚴(yán)重時(shí)還可能對居民的日常生產(chǎn)生活帶來一定的不便?；诖耍谖磥戆l(fā)展趨勢中應(yīng)將重心放在爆破震動控制技術(shù)措施的研發(fā)上，使其在城市化發(fā)展進(jìn)程和地下工程建設(shè)中體現(xiàn)出明顯的技術(shù)優(yōu)勢。

一、爆破震動機(jī)理

爆破震動指炸藥爆炸后產(chǎn)生的震動波會在介質(zhì)中傳播，并且炸藥爆炸后會在其周邊10～15R以內(nèi)形成一個(gè)沖擊波，使得該區(qū)域內(nèi)的介質(zhì)受到炸藥爆炸形成的高溫高壓氣體影響出現(xiàn)粉碎的情況。當(dāng)沖擊波的覆蓋范圍超出10～15R時(shí)，其就會逐漸弱化為應(yīng)力波，使得該區(qū)域內(nèi)的介質(zhì)被應(yīng)力波粉碎。當(dāng)區(qū)域介質(zhì)受到?jīng)_擊的范圍擴(kuò)大到400～500R后，應(yīng)力波又會進(jìn)一步衰減為彈性波，使得該區(qū)域中的介質(zhì)受到彈性振動的影響，但不會被粉碎，而這種彈性波就是所謂的爆破震動波。爆破震動波擴(kuò)散到地表后就會形成地表震動，也就是常見的爆破震動現(xiàn)象。

二、城市地下工程爆破震動控制技術(shù)措施

1.控制單段起爆藥量

經(jīng)大量實(shí)踐研究表明，城市地下工程爆破震動主要與單段藥量或最大單段爆炸藥量的控制有關(guān)，而爆破距離與巖石地質(zhì)條件也會對爆破震動造成一定的影響。實(shí)際上爆破震動的速度和劑量之間呈比例關(guān)系，其與距離呈反比關(guān)系。距離與地質(zhì)條件本質(zhì)上屬于客觀因素，很難或根本不會被人為因素改變，因此只有嚴(yán)格把控爆破藥量才能抑制爆破震動現(xiàn)象的發(fā)生。不斷延長爆破網(wǎng)絡(luò)爆炸的時(shí)間，還可以將爆炸分解成多個(gè)延遲爆炸，從整體上降低爆炸震動帶來的負(fù)面影響，這也是利用單段起爆藥量或最大單段起爆藥量控制爆破震動的重要舉措。

2.控制起爆順序與延期時(shí)間

微差爆破的機(jī)理在于把控起爆順序與延期時(shí)間，使得后序炮孔處于相對自由的爆破面中，同時(shí)有效增強(qiáng)炮孔暴落巖石之間的撞擊力度，起到良好的爆破效果的同時(shí)減少爆破震動波峰疊加帶來的危害效應(yīng)。最重要的是，科學(xué)控制毫秒延期時(shí)間間隔，還有助于避免爆破震動波不斷疊加，最大限度地減輕爆破震動帶來的負(fù)面影響，而高精度電子延期雷管還可以用于精準(zhǔn)控制爆震時(shí)間。盡管延期雷管可以采用分段爆破的方式將大藥量分解為小藥量，使得爆破震動效果從大變小，但爆破震動波的相互作用同樣會帶來不同程度的影響。當(dāng)爆破間隔Δt超出爆破震動波周期T的三倍時(shí)，爆破震動波之間就不會相互影響。若Δt小于或等于3T，爆破震動波就會相互影響。經(jīng)數(shù)據(jù)調(diào)查研究表明，當(dāng)爆破間隔Δt=nT，且n為整數(shù)時(shí)，爆破震動波就會處于不斷疊加的狀態(tài)，爆破震動也會隨之不斷擴(kuò)大。當(dāng)n=1/2、3/2、5/2...時(shí)，爆破震動波之間就會相互影響、相互干擾，使得爆破震動效果也隨之不斷減弱?；诖耍瑖?yán)格把控起爆時(shí)間間隔可以從根本上防止爆破震動波疊加，或者最大限度地減輕爆破震動效應(yīng)。

3.選擇適合的挖槽方式

經(jīng)工程試驗(yàn)研究表明，掏槽爆破方式產(chǎn)生的震動效果最顯著，而引起這一現(xiàn)象的根本原因在于掏槽爆破的臨空面少，破碎巖石做功產(chǎn)生的爆破能量大多以震動的形式出現(xiàn)，這意味著只有選擇適合的掏槽形式才能達(dá)到控制爆破震動的目的。在城市地下工程建設(shè)過程中普遍以斜眼掏槽、直眼掏槽這兩種形式為主，而楔形掏槽則是一種常見的斜眼掏槽形式，具有掏槽體積大、效果顯著、易拋出巖石的優(yōu)點(diǎn)。但在巖石夾制作用的影響下會產(chǎn)生過大的震動效應(yīng)。因此，可以選擇復(fù)式楔形掏槽來避免這方面的問題，使得單段起爆藥量逐漸減少，利用爆破后的內(nèi)側(cè)掏槽眼為外側(cè)掏槽提供爆破臨空面，以此達(dá)到減輕爆破震動的目的。實(shí)際上復(fù)式楔形掏槽分級與爆破震動的大小之間還存在密切的關(guān)聯(lián)。

4.采用孔內(nèi)間隔裝藥爆破技術(shù)

在雷管段別的限制作用下很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模微差爆破，但利用孔外延期爆破技術(shù)就能有效拓展單次微差爆破規(guī)模。實(shí)際上孔外延期主要用于劃分單次起爆炮孔，使得每組孔中都有著相同或不同段的雷管，而組與組之間也可以通過不同段雷管并聯(lián)的方式達(dá)到起爆的目的。在孔外延期爆破網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中，還需要避免孔外延期雷管與孔內(nèi)雷管之間的連線遭到飛石的破壞。與此同時(shí)，孔內(nèi)分級爆破技術(shù)指在單個(gè)炮孔內(nèi)設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上段別雷管的一項(xiàng)技術(shù)手段，當(dāng)孔口到孔底雷管段數(shù)不斷增大時(shí)，炮孔就會在起爆過程中從外向內(nèi)分級爆破?？變?nèi)分級爆破技術(shù)不但能控制單孔裝藥及單段起爆藥量，還能在保證震動效果的同時(shí)不斷擴(kuò)大開挖進(jìn)尺。在此過程中，應(yīng)將孔內(nèi)裝藥間隔L控制在炸藥殉爆距離之外，從而有效避免炸藥出現(xiàn)殉爆的情況。

三、結(jié)語

在城市地下工程實(shí)際建設(shè)過程中，通常需要用到八種可行的爆破震動控制技術(shù)措施，但城市地下工程爆破施工極容易受到現(xiàn)場環(huán)境、人為操作等影響因素的干擾，需要結(jié)合實(shí)際施工情況有針對性地采取適合的爆破震動控制技術(shù)，并在施工中做好技術(shù)創(chuàng)新工作，積極研發(fā)全新的爆破震動控制技術(shù)措施，使得城市地下工程爆破震動控制技術(shù)升級到更高層次。

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項(xiàng)目名稱：福州市危險(xiǎn)廢物綜合處置項(xiàng)目60B3D286-45BD-45E0-A708-8AFC591F72C3