深厚淤泥中插入竹竿减震沟减振效果试验.pdf

第3 3 卷第3 期 爆破 V 0 1 ．3 3N 。．3 2 0 1 6 年9 月B L A S T I N G S O p ．2 0 1 6 d o i 1 0 ．3 9 6 3 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 4 8 7 X ．2 0 1 6 ．0 3 ．0 2 7 深厚淤泥中插入竹竿减震沟减振效果试验 林友辉 厦门爆破工程公司，厦门3 6 1 0 0 0 摘要减震沟是减小振动效应的重要措施。但在地表下淤泥层深厚以及软土地层中减震沟开挖深度受到 地质条件的影响，减震沟无法开挖到有效降振深度，因此提出以多排空心竹竿竖向插入减震沟底的方法进行 减振。在漳州东立交桥拆除爆破工程中进行现场试验，通过对实测数据的分析表明塌落振动异于爆破振 动，有频率低、振动大的特点；对于深厚淤泥层及软土地质，开挖减震沟时较易塌方；减震沟沟壁软弱，侧壁存 在应力放大效应，拆除物外围防护与减震沟应保持适“ - 3 距离；采用减震沟中插入竹竿的方法进行减震是可行 的，爆源近区最大减震率可达5 0 ％以上。 关键词立交桥；爆破拆除；减震沟；减震效果；爆破振动 中图分类号T U 7 4 6 ．5文献标识码A文章编号1 0 0 1 4 8 7 X 2 0 1 6 0 3 0 1 3 6 0 4 T e s to fD a m p i n gE f f e c to fD a m p i n gD i t c h 、订t hI n s e r t e d B a m b o oo nC o n d i t i o no fT h i c kS i l tB a s e u NY 0 u ．h u i X i a m e nE n g i n e e r i n gB l a s tC o m p a n y ，X i a m e n3 6 1 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h ed a m p i n gd i t c hi sa l li m p o r t a n tm e a s u r et or e d u c et h eb l a s t i n gv i b r a t i o ne f f e c t ．H o w e v e r ，t h ed e p t h o ft h ed a m p i n gd i t c hc o u l d n ’tr e a c ht h ee f f e c t i v ed e p t ho fv i b r a t i o nr e d u c t i o nw h e nt h es t r a t u me n v i r o n m e n tW a st h i c k s i l tb a s eo rw e a ks o i l ．S ot h em e t h o do ft h ed a m p i n gd i t c hw i t hv e r t i c a li n s e r t e dm u l t i - r o Wh o l l o wb a m b o oW a su s e dt o r e d u c eb l a s t i n gv i b r a t i o n ．T h ef i e l dt e s tw a sc a r r i e do u ti nt h ee x p l o s i v ed e m o l i t i o no fZ h a n g z h o uE a s to v e r p a s s ． T h r o u g ht h ea n a l y s i so ft h em e a s u r e dd a t a ，t h er e s u l t ss h o wt h a t ，t h ee o H a p s ev i b r a t i o nW a sd i f f e r e n tf r o mb l a s t i n gv i - b r a t i o n ，w h i c hh a st h ec h a r a c t e r i s t i c so fl o wf r e q u e n c ya n dh i g hv i b r a t i o n ．I ti se a s yt oc o l l a p s ew h e ne x c a v a t i o nt h e d a m p i n gd i t c hi nt h et h i c ks i l tb a s eo rw e a ks o i l ．T h ew a l lo ft h ed a m p i n gd i t c hW a sw e a k ，t h es i d e w a l lh a ds t r e s s a m p l i f i c a t i o ne f f e c t ，t h ee x t e r n a lp r o t e c t i o no ft h eb u i l d i n ga n dt h ed a m p i n gd i t c hs h o u l db ek e p ti nap r o p e rd i s - t a n c e ．B yt h em e t h o do ft h ed a m p i n gd i t c hw i t hb a m b o ot or e d u c ev i b r a t i o ni sf e a s i b l e ，t h em s x i m u md e c r e a s i n ga m - p l i t u d er a t i oi nt h ea r e an e a rb l a s t i n gs o u r c ei sm o r et h a n5 0 ％． K e yw o r d s o v e r p a s s ；e x p l o s i v ed e m o l i t i o n ；d a m p i n g ；d a m p i n ge f f e c t ；b l a s t i n gv i b r a t i o n 在拆除爆破工程中，建筑物拆除时产生的塌落 振动往往比爆破振动大，且与建筑物的自振频率更 接近，对周围建 构 筑物的影响较大。所以，在爆 破拆除大型建 构 筑物时，需要更加关注塌落体触 收稿日期2 0 1 6 0 5 2 0 作者简介林友辉 1 9 8 6 一 ，男，福建福州人，工程师、工学硕士。主 要从事地下工程及爆破技术方面研究， E - m a i l 6 7 0 6 0 9 6 7 0 q q ．t o m 。 地振动。塌落振动产生破坏主要是由于产生了地震 动效应，即地震波在介质中以应力波的形式进行传 播，并引起建筑物的振动’2J 。针对拆除爆破地震 波传播的特点及规律，工程界已采用多种有效措施 来控制和降低振动，开挖减震沟作为一种行之有效 的方法，在拆除爆破工程中被广泛应用旧引。减震沟 减振机理是通过隔阻和干扰地震波的传播，当地震 波通过减震沟时将发生反射和绕射，从而加快地震 万方数据 第3 3 卷第3 期 林友辉深厚淤泥中插入竹竿减震沟减振效果试验 1 3 7 波的衰减，使其强度得以降低∞’7 J 。减震沟的减振 效果主要受深度影响，而宽度则影响不大。但是在 含水丰富的深厚淤泥层以及软土地层的情况下，减 震沟可开挖深度受影响且减震沟开挖时较易坍塌， 亟需一种方法解决此类问题。 1 工程概况 1 ．1 工程环境 漳州东立交桥位于漳州市区胜利东路与九龙大 道交会处，曾是福建省规模最大的三层纺锤形定向 互通式立交桥，路线总长5 4 7 5 ．5m 。该立交桥在服 役1 8 年后出现较大安全隐患，经多番论证后决定整 体拆除。施工单位在整体爆破前先对环境较好的D 匝道进行试爆，D 3 ～D 1 0 桥面总长1 7 0m ，最近处民 房“东方钻石城”距爆心约为6 0m 。 1 ．2 试爆参数 试爆桥墩采用地质钻从桥面往下钻直径7 5m m 炮孔，单耗采用0 ．9k g ／m 3 、1 ．1k s ／m 3 、1 ．3k s ／m 3 三 种，孔内采用双发瞬发导爆管雷管，墩间采用2 5 0m s 电子数码雷管延期。根据前期地勘资料显示，该处 地质基本一致，具体参数如表1 所示。 表l 试爆场地工程地质参数表 T a b l el E n g i n e e r i n gg e o l o g i c a lp a r a m e 觚o fb l a s ts i t e 1 ．3 空心竹竿插入减震沟减振的原理及参数 在深厚淤泥层及软土地层的情况下，减震沟开 挖深度受到影响，开挖过深会造成沟壁垮塌，鉴于场 地内淤泥深度深，范围大，为有效控制塌落振动的传 播，在离试爆桥体外侧约5m 处开挖减震沟，由于土 体较为松散，含水量丰富，抗剪性能差，考虑到 1 在减震沟底插人多排空心竹竿，减振机理 类似打多排密集减振孔减振。 2 福建闽南地带盛产竹子，就地取材，经济 竹竿 a a 减震沟平面图 a P l a no fd a m p i n g d i t c h F i g ． 实用。 3 竹子中空且密度小，根据弯曲理论，空心杆 的抗弯和抗扭能力比同截面实心杆大得多。 4 竹子下粗上细，高而不折，细端易于插入淤 泥土体。 采用开挖减震沟，沟底竖向逐排插入竹子的方 案进行减震，减震沟长度和试爆桥梁体长度一致，宽 度为1 ．2m ，开挖深度为2m ，竹竿插入沟底深度为 3m ，减震沟如图l 所示。 b 减震沟纵向剖面图 b V e r t i c a lp r o f i l eo fd a m p i n gd i t c h 图l 减震沟示意图 单位m 1 D a m p i n gS t c hs c h e m a t i c u m t m 2 现场测试 2 ．1 测点布置 现场测试采用中科T C 一4 8 5 0 爆破测振仪，一共 布置8 个监测点，触发电平为0 ．0 5c m ／s ，采样时间 为1 0s ，测点分别置于减震沟两侧等距离处，测点示 意如图2 所示。 C ■ O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O O o O O O O O O O O O O O 万方数据 爆破 2 0 1 6 年9 月 图2 测点布置示意图 F i g ．2 S c h e m a t i co fm o n i t o r i n gp o i n t s 2 ．2 测试结果及分析 2 ．2 ．1 振动速度及主频分析 通过对实测波形的分析，可获得速度峰值的大小 及振动频率，对比控制标准，得出安全评判。图3 为 典型的桥体爆破至塌落整个过程振动记录过程图。 f 、l _ 0 0 70 g l m 离一2 ．2 4 l2345678 t l s 图3 典型波形图 F i g ．3T y p i c a lw a v e f o r m s 由图3 可知 1 从设备触发到振动主体结束历时约4S ，桥 体塌落振动始于2 ．4S 处，此处波峰出现异常，后续 几个典型异常波峰可判断为触地冲击振动，这和理 论计算时间相符，爆破时长理论设计为1 ．9S ，1 0m 桥高落体时间计算为1 ．4S ，振动历时理论计算为 3 ．3S ，与实测基本相符。 2 塌落振动大于爆破振动，桥体塌落倒地，塌 落振动基本停止，未出现余振。 各测点速度峰值及主频如表2 所示。 表2 地面振动历时峰值和主振频率统计 T a b l e2S t a t i s t i c so fg r o u n dv i b r a t i o np e a ka n dm a i nv i b r a t i o nf r e q u e n c y 由表2 可知 1 三个方向取最大值比较，开挖减震沟侧的 速度峰值明显小于未开挖侧，3 5m 内减震效果较为 明显，最大减震率达到5 6 ％，随着距离增大，减震效 果减弱，7 0m 内减震率总体在3 0 ％以上。 2 表中个别方向频率值异常，可能由于场地 个别飞石误触导致，开挖减震沟侧主频范围为 2 ．8 1 ～9 ．3 6H z ，未开挖减震沟侧主频范围为3 ．9 2 1 9 ．7H z ，在近爆源时，减震沟有减小主振频率的 作用。 万方数据 第3 3 卷第3 期林友辉深厚淤泥中插入竹竿减震沟减振效果试验 1 3 9 2 ．2 ．2 爆后减震沟分析 爆后通过对减震沟观察如图4 所示，由于土体 侧壁软弱，减震沟侧壁附近存在应力放大效应，使得 局部位置容易破坏，因此主桥外部防护管架不应靠 减震沟太近，以免防护物引起破坏。 I a 爆前减震沟芟物[ 习㈨爆后减震沟芟物| 冬| f a } D a m p i n gf 1 1 “、hb e f r P I l D a m p i n gd i lc ’ha f t e r t h eb l a s t l n g f 1 1 P } 1 l a s l i n g 幽4 减震沟实物幽 F i g ．4D a m p i n gd i t c hp h o t o 3结论 漳州东立交桥由于整桥长度长，四周离居民楼 近，地下管线复杂，工程地质软弱，淤泥层深厚，试爆 过程中采用开挖减震沟并插竹竿的方式，配合振动 监测数据的反馈，取得了一些有价值的控制方法和 经验，总结如下 1 对于含水丰富，深厚淤泥基础的地质，开挖 减震沟时较易塌方，采用减震沟中插入竹竿的方法 进行减振是可行的，减振效果较好，爆源近区最大减 振率可达5 0 ％以上。 2 桥梁拆除爆破，倒塌引起的振动强度大于 炸药爆炸引起的振动强度，塌落振动起主导作用，减 震沟能有效减小塌落振动。 3 地震波波形能准确记录爆破振动和塌落振 动的过程，塌落振动频率范围在2 ．8 ～1 9H z 之间， 减震沟具有减小主频的作用。 4 减震沟沟壁软弱，侧壁存在应力放大效应， 拆除物外围防护与减震沟应保持适当距离。 G B6 7 2 2 - - 2 0 1 4 爆破安全规程[ s ] ．北京中国标准出 版社，2 0 1 4 ． 颜事龙．爆炸技术及应用[ M ] ．安徽理工大学，2 0 0 0 ． 郭涛，高振儒，范磊，等．不同位置条件下减震沟减 震效应的数值模拟[ J ] ．爆破器材，2 0 1 0 ，3 9 2 7 - 9 ． G U OT a o ，G A OZ h e n - r u ，F A NL e i ，e ta 1 ．N u m e r i c a ls i m u l a - t i o no fd a m p i n ge f f e c to fd a m p i n gd i t c hw i t hd i f f e r e n tl o c a - t i o n [ J ] ．E x p l o s i v em a t e r i a l s ，2 0 1 0 ，3 9 2 7 - 9 ． i nC h i n e s e 王浩州，严东晋，年鑫哲，等．高架桥爆破拆除塌落震 动的测试与分析[ J ] ．爆破，2 0 1 4 ，3 1 1 1 4 5 - 1 4 9 ． W A N GH a o - z h o u ，Y A ND o n g - j i n ，N I A NX i n - z h e ，e ta l ， M o n i t o r i n ga n da n a l y s i so fg r o u n dv i b r a t i o nc a u s e db ye x - p l o s i v ed e m o l i t i o no fe l e v a t e db r i d g e [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 4 ， 3 l 1 1 4 5 1 4 9 ． i nC h i n e s e 顾宏伟，赵燕明，李秀地．两道减震沟隔震效果的数值 模拟研究[ J ] ．爆破，2 0 0 7 ，2 4 1 2 l - 2 5 ． G UH o n g - w e i ，Z H A OY a n I I l i n g ，L IX i u - d i ．N u m e r i c a ls i m u - l a t i o nf o rv i b r a t i o n i s o l a t i n ge f f e c to ft w ov i b r a t i o n - i s o l a t i n g s l o t s [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 0 7 ，2 4 1 2 1 - 2 5 ． i nC h i n e s e 方向，高振儒，龙源，等．减震沟对爆破震动减震 效果的实验研究[ J ] ．工程爆破，2 0 0 2 ，8 4 2 0 - 2 3 ． F A N GX i a n g ，G A OZ h e n - m ，L O N GY u a n ，e ta 1 ．E x p e r i m e n t a ls t u d yo nt h ee f f e c to fd a m p i n gd i t c ho nr e d u c t i o n o fb l a s t i n g v i b r a t i o n [ J ] ．E n g i n e e r i n gB l a s t i n g ，2 0 0 2 ， 8 4 2 0 - 2 3 ． i nC h i n e s e 易长平，陈明，卢文波，等．减震沟减震的数值模拟 [ J ] ．武汉大学学报 工学版 ，2 0 0 5 ，2 1 4 9 - 5 2 ． Y IC h a n g p i n g ，C H E N GM i n g ，L UW e n - b o ，e ta 1 ．N u m e r i c a ls i m u l a t i o nf o rd a m p i n ge f f e c t o fd a m p i n gd i t c h [ J ] ． J o u r n a lo fW u h a nU n i v e r s i t yo fH y d r a u l i ca n dE l e c t r i c E n g i n e e r i n g ，2 0 0 5 ，2 1 4 9 - 5 2 ． i nC h i n e s e 上接第9 l 页 [ 5 ]罗自力．中山市1 0 4 ．1m 高楼拆除爆破工程安全管理 [ J ] ．爆破，2 0 1 0 ，2 7 2 1 1 2 - 1 1 4 ． [ 5 ] L U OZ i l i ．S a f e t ym a n a g e m e n to fe x p l o s i v ed e m o l i t i o ne n - g i n e e r i n go f1 0 4 ．1mh i g h b u i l d i n gi nZ h o n g s h a nC i t y [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 1 0 ，2 7 2 1 1 2 - 1 1 4 ． i nC h i n e s e [ 6 ]谢先启，贾永胜，罗启军，等．6 层砖混结构楼房折叠爆 破拆除[ J ] ．爆破，2 0 0 9 ，2 6 1 7 2 ．7 4 ． [ 6 ] X I EX i a n - q i ，J I AY o n g - s h e n g ，L U OQ i - j u n ，e ta 1 ．B l a s t i n g d e m o l i t i o no f6 ．．f l o o rb r i c k ．．c o n c r e t eb u i l d i n gb yu n i d i r e c ．- t i o n a lf o l d e dc o l l a p s em e t h o d [ J ] ．B l a s t i n g ，2 0 0 9 ，2 6 1 7 2 - 7 4 ． i nC h i n e s e [ 7 ]汪旭光．爆破手册[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 1 0 ． [ 8 ]周家汉．爆破拆除塌落振动速度计算公式的讨论[ J ] ． 工程爆破，2 0 0 9 ，1 5 1 l - 3 ，4 0 ． [ 8 ] Z H O UJ i a - h a n ．D i s c u s s i o no nc a l c u l a t i o nf o r m u l ao fc o l l a p s i n gv i b r a t i o nv e l o c i t yc a u s e db yb l a s t i n gd e m o l i t i o n [ J ] ．E 嚼n e e r i n gB l a s t i n g ，2 0 0 9 ，1 5 1 1 - 3 ，4 0 ． i nC h i - n e s e 1 J 1{1J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J I 心口 b H H ∞ ∞ № № “ 口 万方数据