航道水下爆破炸礁對周邊建筑物的影響分析

王 丹

(云南港航航道養(yǎng)護公司，云南 昆明 650051)

1 工程概況

1.1 工程簡介

該航道位于瀾滄江流域，瀾滄江是中國通往東南亞國家最為便捷的運輸通道。在航道沿江左岸位置存在突出基巖，受其影響，該航段航道彎曲半徑為220 m，五級航道彎曲半徑為300 m，因此該航段航道彎曲半徑達不到五級航道標準，在船舶轉(zhuǎn)彎時易觸碰岸邊礁石引起船舶觸礁等危險情況，對船舶安全通行構(gòu)成嚴重威脅。因此，為保證該航段航道通航安全，主要采用挖泥船1艘、泥駁船2艘、鉆機船1艘及其它輔助船舶，進行移船定位后進行水下鉆孔，而后實施水下爆破作業(yè)，清渣采用挖泥船上的挖掘機進行水下清挖。增加航道彎曲半徑，確保船舶安全通行，本次水下炸礁作業(yè)量為：4 332.6 m3。

1.1 爆破參數(shù)設(shè)計

本次炸礁爆破使用1#巖石乳化炸藥，直徑為φ32 mm，鉆鑿垂直或微傾斜炮孔(傾角大于70°)，交錯布置炮孔，靠近礁區(qū)邊坡水上部分的炮孔不能鉆到邊坡內(nèi)，孔底距邊坡0.2～0.3 m；水下部分孔底距邊坡-0.1～-0.2 m。由于炸礁爆破時靠近臨近房屋需要采用分臺爆破，炮孔深度為1.5～5.5 m，水下鉆孔裝藥時，必須加套管，起爆藥包加牽引繩。

臺階爆破單孔裝藥量如下公式(1)所示

Qd=qV=qabh

(1)

式中q為松動爆破巖石的單位耗藥量，水面以上爆破取0.25～0.45 kg/m3；水下礁石取0.8～1.2 kg/m3；a炮孔間距m；b炮孔排距m；h爆破臺階高度m；h=Ht+Hy-Hc，V單孔爆破的巖石體積，m3；Qd單孔裝藥量，kg；炮孔間距：1.5～2.0 m；排距：1.2～1.8 m；超深Hc：1.0～1.2 m。

2 測點布置

為全面的研究爆破振動對臨近房屋的影響，使用爆破測振儀對建筑物進行現(xiàn)場監(jiān)測分析，測點布置在房屋底層并使用石膏與地面固定連接。在正式開挖爆破前，先在炸礁區(qū)選擇適當?shù)奈恢茫@鑿少量的炮孔，進行幾次小藥量試爆，試爆時在房屋處安放3～4臺測振儀進行爆破振動檢測，根據(jù)試爆的效果和爆破振動檢測數(shù)據(jù)，修改優(yōu)化爆破設(shè)計參數(shù)(包括爆破鉆孔和裝藥參數(shù)、最大一段起爆炸藥量和總起爆炸藥量等參數(shù)的調(diào)整)，以達到安全高效施工的目的。以后每次的正常爆破，也要在需要的位置進行爆破振動監(jiān)測。

3 現(xiàn)場測試結(jié)果及分析

3.1 公式與實測數(shù)據(jù)的對比

根據(jù)前期試爆實驗得到測點A-2在不同距離下的豎向振動速度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)如下表所示。爆破距離為30 m時測點A-2的最大振速值為1.52 cm/s，根據(jù)爆破安全規(guī)程(GB6722-2014)可知對于磚房結(jié)構(gòu)來說此時已經(jīng)接近安全振速臨界值。爆破安全規(guī)程如下表1所示。所以爆破過程中要時刻注意房屋的建筑物狀態(tài)。

由薩道夫斯基公式可得，測點振速與爆心距和藥量有關(guān)系外還與場地地質(zhì)、地形條件關(guān)系密切，因此為了確定薩道夫斯基的參數(shù)需要依據(jù)現(xiàn)場振動數(shù)據(jù)進行最小二乘法擬合得到具體值。薩道夫斯基公式(2)如下所示。

(2)

式中：v為臨界速度，Q為最大單段藥量。K和α為地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)。

通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的回歸分析可得K和α。具體計算過程如下所示：首先對公式兩邊進行取對數(shù)，把公式(2)換算為線性公式(3)

(3)

令y=lnv，α=lnk，b=α，則得

y=α+bx

(4)

表1 爆破安全規(guī)程

表2 測點A-2豎向振速

通過以上的薩道夫斯基公式可以預(yù)測測點A-3和A-1的振動速度，為了證實預(yù)測結(jié)果的正確性，以測點A-3為依據(jù)采用現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)與預(yù)測值進行對比。數(shù)據(jù)如表3所示，隨著爆心距的減少振動速度逐漸增加，預(yù)測值與實測值大部分較接近，這也間接說明薩道夫斯基公式具有較好的準確性，而造成差異性的原因是由現(xiàn)場爆破過程中場地的復(fù)雜性所導(dǎo)致的。

表3 測點A-3豎向振速

3.2 振速分析

為更加全面的分析磚房結(jié)構(gòu)在爆破下的振動特性，選取測點A-1至A-3在爆心距40 m時的歷程曲線為研究對象。測點各個方向上的振速隨著時間的增加呈現(xiàn)出逐漸衰減的趨勢，各個測點豎向方向振速最大，徑向次之。在同樣的爆心距下測點A-1振速峰值最大為0.69 cm/s，其次為測點A-3位于墻角處。可見窗戶為房屋結(jié)構(gòu)最薄弱部位，易產(chǎn)生裂縫。

3.3 最大段藥量的控制

根據(jù)國家爆破安全規(guī)程(GB6722-2014)和大量的工程實踐經(jīng)驗，各類需要保護的對象的安全允許振動速度V選取如下：附近瀾滄江兩岸的各種木結(jié)構(gòu)房屋、磚房屋(包括磚混結(jié)構(gòu)房屋、石棉瓦磚房、彩鋼瓦磚房)V取1.5 cm/s，根據(jù)具體情況選取安全允許振動速度V。

因此，以V=1.5 cm/s為安全允許振速(即以附近單位及村寨的各種磚房屋為保護對象)通過薩道夫斯基公式結(jié)合現(xiàn)場試驗計算出爆破點距各種房屋不同距離R每次爆破允許的最大一段裝藥量Qa。結(jié)果如表4所示。

表4 不同距離爆破藥量控制表

4 結(jié) 論

(1)通過最小二乘法擬合得到的薩道夫斯基公式具有一定的準確性與現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)相比較接近。

(2)測點振速峰值在豎向方向上最大，隨著時間的增加速度逐漸衰減趨于平緩，而且在房屋窗戶部位振速最大，易引起裂縫等破損現(xiàn)象。

(3)依據(jù)爆破安全規(guī)程和預(yù)測公式得到了本場地內(nèi)最大段藥量的控制標準。