城市复杂环境下石方控爆安全.pdf

第 “卷第期 “ “ 年月 爆破 “ “ , 8 , , 8A , 8, I ’ 9 , 8 ; , H F J，F H F ; F ; , 8; ; K , 9 K ; ; L , ; ; K，B ’ J , 8 , 8 ’ , F H 9I J / ; * - 0 2; H , F F , 8；I ’ ; , 8 ; ; K；B ’ J , 8 ；M E , E K ; ; 收稿日期 “ “ . - . - 作者简介 作者简介 李锋， 男； 广州 广东省宏大爆破工程公司工 程师 - 概述 近年来， 城市高层建筑采用了大直径嵌岩桩礅 和深地下室。广东省宏大爆破工程公司， 总结了多 年城市控爆的实践， 在经验和理论的指导下， 促进了 城市环境石方控爆的发展， 见表-。 表-近年来广州市石方控爆情况 年度年平均爆破方量 ／ L K 年平均炸药消耗 ／ - O O “ - O O 3 O- O “ - O O - O O /- 1 3 0 3 - O O 3 “ “ “- 1 “/ 3 环境特点 - 环境多样 城市环境中除民居， 还有文物、 地铁、 医院、 学 校、 人车川流不息的街道、 电子设备、 通讯设备及边 坡位移带上的房屋。保护要求多种多样， 见表。 表保护物要求 项目条件无 破 坏 民居砖结构 5“ “K K／; 广州地铁盾构 5“ “K K／; 文物砖结构 5“ 3K K／; 电脑 “ -8 通讯设备、 中继设备、 旋转磁鼓、 带真空管的 大型电子设备 基频- “; . - “ 8 其他见 “爆破安全规程” 5为振动速度，为振动加速度； “爆破安全规程” 以下简 称 “规程” 。 从表中可见， 城市复杂环境下， 严格限制振动， 要求无飞石以及噪音小、 粉尘少等。 距保护物极近 城市复杂环境下， 爆点距所要保护物极近， 见表。 万方数据 表近年来广州近距控爆实例 例序地点 距离／“ 水平点间距 最大单响药量“／ 设计实际 效果 广园立交桥 ’ * 孔桩爆破在窗台下， ,层砖房未受损。汽车在距桩边 “走， 飞石未损伤车。 * 内环高架桥礅 ’ ’ （掘桩半径） * ’ , 光缆从桩壁经过， 未损伤光缆。 富信广场基坑 *- ’ -* ’ 三层砖房未受损伤， 仅一次砸坏基坑边禺东西路汽车玻 璃。 地铁一 号 线 盾 构间吸水井 , ’ ’ , -* ’ * , 地铁盾构管片未见损伤 , 中旅商 业 城 档 土桩 * ’ , ’ , , ’ , ’ ’ , 点间距 ’ .“时， 实测最大振速 ,“ “／ / . 新中国 大 厦 孔 桩 ’ ’ , 南方大厦地下商场未见损伤 中旅商 业 城 喷 锚网边坡 ’ , ’ , 上土坡高 ’ -“， 下层岩坡高* ’ “， 爆破后坡顶位移 “ “， 而后渐稳定。 - 广 州 报 警 综合楼孔桩 ’ 地表深* ’ .“， 其中表土 厚* “ ’ . 广州起义文物纪念馆， 实测地震振速小于“ “／ / “设计最大单响药量是根据 “规程” 计算。广州地铁要求盾构安全振速 * “ “／/。 从表中可见， 爆破距离极近， 因此， 城市复杂 环境下均采用浅眼爆破。 爆破振动影响 0 爆破振动波形 近年来， 发现爆破振动对建筑物、 边坡的破坏不 仅与振幅有关， 而且与频率和振动作用时间密切相 关。 0 0 振幅 浅眼爆破地震最大振幅基本符合 “规程” 的萨氏 公式， 即 （“ ／ ／） （） 式中“为单响炸药量， ；为爆点到测点距离， “；、为与地质、 地形有关的传播系数和衰减指 数。 0 0 * 振动频率 浅眼爆破最小抵抗线小， 药量“小， 爆震频 率高， ,“范围地面最大垂直振幅对应频率约在 , 1 2， 而富氏谱主频率在 - 1 2， 地震波 传播距离超过 ,“后， 随距离增大振幅衰减， 振动 频率也有所减小。 0 0 震动作用时间 浅眼爆破的震动作用时间约, “ /， 约 ,个振波。 0 0 振波类型 从 “测震记录” 可见， 振波明显是’波和波， 而基岩面的瑞利波和土表面的洛夫波可以忽略。 0 0 , 爆源深度 基坑掘桩爆破的爆点有时距地面可达 “， 表 土层在* ,“， 因此，“规程”（） 式的振速是否只 与水平距离有关经查阅文献 ［］ ， 岩层内越深 振幅衰减越大， 频率也有所减小。适当厚度的土层 对振幅有放大作用， 频率越高、 作用时间越短的振 波， 土层的放大作用越小， 当土层厚度加大， 振幅衰 减趋势也增大， 放大系数较大的土层厚为 “ ［］ 。 0 0 . 边坡对振幅的放大 基坑边坡对振幅也有放大作用。经中旅城实 测， ’ -“高土层边坡将 ,1 2主频垂直振幅 约放大 ’ , ,倍。 0 * 结构物和边坡 浅眼爆破振动的特殊性， 必然决定了结构物和 边坡振动响应的特点， 从而减小了振动反应力， 实际 上允许比 “规程” 规定较大的单响药量， 见表。 0 * 0 爆破振动的时程效应 由于爆点距建筑物和边坡有时极近， 从爆源发 出的球面震波， 已不能假设为平面波， 震波到建筑物 基础各点和边坡走向各处的距离也各不相等， 即 震波的时程不同， 从而导致各点振幅和相应的波动 到时各异。建筑物在一定程度上将各点同时的垂直 振幅均化。而楼面、 屋面可视为刚体， 将各点同时的 水平振幅均化 ［,］ 。这种均化定义为时程效应。同 时， 边坡也有爆震幅射的时程效应。因此， 从 “测震 记录” 中 .个记录分析， 房外比房边、 房内近 - 爆破 * 年.月 万方数据 “测点的振幅要大 倍， 平均为 倍。因此， 说明建筑物、 边坡的总体地震反应力都因 时程效应而减小。 ’ ’ 建筑物的共振和干扰 目前广州市建筑工地周围的房屋多为层 砖混结构， 自振固有频率在 * ， 而浅眼爆破 的垂直主频率在 , - ,* ， 由于相互间差别较大， 房屋的地震反应垂直荷载和水平荷载都较小 ［］ 。 基坑边坡也有类似情况。在“、 类土层浅眼爆破 波的水平振动半波长多在 “以下， 垂直振动半 波长多在-“以下， 而 层地下室的基坑深- .“， 即意味着有的边坡质点向外振， 同时有的向 内振， 有的向上振， 同时有的向下振， 因而总的边坡 地震反应力也就相互抵消而减小 ［.］ 。同理， 浅眼爆 破对地铁的影响， 也因振频较高避开了 “类共振” ， 地 震反应力而减小 ［］ 。 ’ 防震措施 ’ ’ 邻近结构物和边坡的爆破应严格控制 爆破规模， 限制单响药量， 砖房应小于 / 0； 采用 预裂爆破和多段毫秒微差爆破技术， 段间时差应大 于 , ,“ 1以上； 缩短单孔连续装药长度和减小最小 抵抗线， 以增大爆破频率， 减弱爆破振动产生的不利 影响。 ’ ’ 邻近结构物爆破， 当按 “规程” 规定， 浅 眼爆破地震动的安全药量偏小， 以致无法作业时， 可 以根据地质情况、 曲面地震波、 振动频率、 作用时间 和结构物的特点， 合理地增大药量。 ’ ’ 广州地区“、 类场地土质条件下， 可 参照文献 ［］ ， 根据浅炮眼、 点爆源的特点， 考虑地震 波辐射的时程效应， 应用调整的模拟实测地震波和 动力响应结构力学来计算爆破震动对邻近结构物的 动力危害， 确定安全药量。同理， 地下结构、 边坡可 参照文献 ［.， ］ ， 确定安全药量。 ’ ’ 当计算的安全药量超过 “规程” 规定后， 可采取爆源从远到近， 药量从小到大的程序， 稳妥试 爆， 同时对地面和结构物测振和预计结构薄弱处进 行爆生裂隙微量观测， 防止地面振速和结构响应振 动及变形超过许用值， 防止爆后裂隙增长增加， 以调 整药量， 确保爆破安全。 飞石 浅眼爆破由于最小抵抗线小， 单孔装药量 小， 因此爆破飞石飞散距离也小。但是在城市却严 格要求没有飞石， 如表。因此， 必须加强覆盖并防 止先起爆药包将覆盖材料掀开和改变后起爆药包的 抵抗线， 为此可采取以下防范措施。 ）合理设计炮孔， 准确施工， 随时检查钻孔偏 差， 确保合理的抵抗线、 足够的堵塞长度和合理的装 药量。 ）调整台阶工作面方向和起爆次序， 使爆破的 最小抵抗线方向避开保护物。 ）有吊装条件时基坑爆破应采用厚钢板组装 轮胎的重型覆盖。 ）基坑爆破使用.段毫秒雷管， 防止先起 爆药包掀开覆盖材料和利用药包间的保护屏障作 用， 减少破碎介质飞散数量和距离。 爆破冲击波和噪音 防治爆破冲击波和噪音较难， 已使用的防范措 施如下 实施浅炮眼多段毫秒爆破， 限制单响药量； 加强炮孔封堵； 加强孔桩爆破的覆盖； 桩底积, “ 深水起爆； 用湿麻袋、 沙包袋封堵孔桩覆盖出口， 以 削减冲击波强度等。 . 结语 近年来， 广东省宏大爆破工程公司在城市复杂 环境下实施浅眼控制爆破， 在控制爆破振动、 飞石和 噪音方面作了一些工作， 取得了一些成绩， 促进了爆 破工作的发展， 但是离城市环保的要求还有差距， 这 里所述的防范措施也仅是抛砖引玉， 望各位指正。 参考文献 ［］ 王晓华’炸药震源发子波特性研究及最佳激发井深选 择 ［2］ ’石油物探， , , , （） , 3 ［］ 李淑宁’利用4 5 6资料研究地层吸收衰减规律 ［2］ ’ 石油物探， 7 7 7 （） - 3 , ［］ 郭继武’建筑抗震设计 ［8］ ’北京 高等教育出版社， 7 7 , ’ ［］ 魏晓林’浅眼爆破地震波传播规律 ［2］ ’工程爆破， , , （） - 3 7 ［］ 魏晓林等’爆破震动对邻近建筑物的危害 ［2］ ’工程爆 破， , , , （） 3 ［.］ 魏晓林’基坑爆破对边坡变形的影响 ［2］ ’工程爆破， 7 7 7 （） ； - 3 7 ［］ 魏晓林’邻桩爆破引发井巷支护结构破坏的分析及防 范措施 ［2］ ’工程爆破， , , （） , 3 ［-］ 张伟新等， 石方爆破振动监测数据分析 ［2］爆破， , , （） - 9 - , ［7］ 朱礼臣复杂环境下的路堑工程爆破 ［2］爆破， , , （） 9 7 7 第 ,卷第期李锋等城市复杂环境下石方控爆安全 万方数据