摘要：城市项目建设中，爆破施工技术对岩石的破碎具有一定优势，而爆破振动限制了爆破施工技术的使用。本文主要从爆破振动的产生机理和传播方式介绍了爆破地震波，总结了对城市建设项目的影响，从降低爆破振动方法和爆破振动监测技术对爆破施工技术在城市项目建设提出了相应的建议。
关键词：爆破振动；爆破地震波；爆破振动检测
随着经济的快速发展，我国城市规模逐渐扩大，各个城市均有大量的新建项目，爆破施工已成为基础建设的重要施工手段之一。炸药爆炸时产生的巨大能量少部分在岩石的破碎中消耗，而大部分的爆炸能量则以爆破危害的形式向周围环境消散，包括：爆破振动、爆破粉尘、爆破飞散物、爆破冲击波以及爆破噪声五大危害，其中，又以爆破振动为五大危害之首。爆破振动产生的爆破地震波主要造成爆破周边处在临界稳定状态的岩体局部失稳、邻近的建筑物及设施设备破坏甚至对一定范围内人员产生不同程度的伤害等危害。近年来，爆破振动尤其受到了城市居民和城市执法部门的关注，国家也对爆破振动控制提出了极高的要求。因爆破振动而产生的民事纠纷和城市建构筑物的损坏事件层出不穷，甚至有的单位宁可使用机械破碎也不愿使用传统的爆破施工，严重影响了项目建设的流畅性。
1 爆破振动的产生机理及传播方式
爆破振动其本质是炸药爆炸后在固体介质弹性变形区内引起固体质点偏离原位，并沿其平衡位置进行往复运动的一种振动，是能量以波的形式向周围岩土的消散的过程。当集中药包埋置在靠近地表的岩石中时，炸药爆炸后会对地表的岩石产生破坏，巨大的能量对周边的空气和爆生气体进行压缩产生初期的冲击波，在爆破中区冲击波逐渐转化为应力波，其传播速度逐渐接近于声波速度，在远区则衰减为近似于弹性的地震波，引起爆破振动。
爆破地震波根据波形特点可分为塑性波和弹性波，而弹性波有可分为瑞利波、勒夫波、纵波和横波。其中纵波又称P波，呈纵向运动，经过处质点的运动方向与波的前进方向一致，使介质压缩和膨胀，所以又称压缩波。纵波通常具有周期短、使介质体产生压缩与膨胀变形，振幅小等特征。横波又称S波，呈横向运动，经过处质点的振动方向与波的前进方向垂直，引起介质剪切型波动，所以横波又呈剪切波。横波通常周期较长、振幅较大，使介质体产生剪切变形。纵波和横波是引起爆破振振动危害的主要波形。
相对于自然地震来说，爆破地震波的频率大都在10～30Hz，有时甚至高达50Hz以上，其振幅小、速度慢，属于典型的弹性波，其传播的过程是一个行进的扰动，也是将力从介质的一点传递到另一点的过程。在传播过程中，由于能量的快速耗散使地震波的振幅越来越小。但应当注意的是，在一定的距离内，当地震波从低处向高处传播时，质点速度幅值随高度增加而有所放大作用，一般称为地震波的高程放大作用。
2 爆破地震波对城市建设项目的影响
2.1 对项目进度的影响
对于城市内复杂环境下的项目建设，深基坑开挖已是常态，对基坑内的坚硬岩石可采用机械破碎的方法，具有振动小，对周围环境影响小，无爆破飞石，岩石破碎均匀等特点，但也具有施工进度慢、成本高、效率低的缺点，并不适合在紧张的施工进度和大方量的岩石破碎的项目，爆破施工仍是岩石破碎开挖的主要施工技术之一。一方面，随着我国城市居民的法律素养逐渐提高，维权意识逐渐增强，由于居民对炸药的恐惧，使其对爆破施工极其敏感，而爆破振动又是居民最直接的感觉，因爆破振动而产生的民事纠纷导致项目工期耽误的案例并不少见。另一方面，因爆破振动对民用建筑的损害无法准确估量，其产生的责任难以界定，导致施工方与居民相互不信任，极易引起极端事件，造成严重的施工损失。
2.2 对新建建筑质量的影响
爆破振动对新浇混凝土有较大的影响，当爆破振动荷载作用于短龄期的混凝土建筑物时，振动破坏了混凝土内部的胶体及晶体的发展，形成随机分布的微裂隙，这些微裂缝降低了水泥石胶结力，影响了内部不断缜密的结构，导致混凝土难以达到设计的强度。而新浇筑混凝土抵抗爆破振动影响性能更差，在其受到振动损伤后往往难以及时发现，发现后也难以处理。这给多工作面施工带来了极大的困难，新浇混凝土项目建设和爆破施工难以协调。因此，当施工现场存在新浇筑的建筑物时，要严格的钻爆参数和精确的施工工艺，才能保证施工质量，这对爆破技术人员也提出了较高的要求。
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2.3 对周围重要保护对象的影响
由于爆破振动传播距离较远，而城市中的施工环境狭窄而复杂，这也对爆破振动提出了较高的要求。一城市重点保护对象主要有：燃气管道、电力管道、供水管带，军用光纤、电信基站、加油站、重点古建筑，学校，医院、商场等。较高的爆破振动会引起重要保护物的损坏，甚至引发安全事故。当爆破施工周围有重要保护物时，需要采用对打孔、少装药、微差起爆等方式降低爆破振动，严重影响了爆破施工的进度。
3 降低爆破振动的措施
3.1 在爆源处降低爆破振动强度
在爆破处控制爆破振动强度的理论依据为爆破振动与爆破参数间的函数关系。
在给定岩性和场地参数条件下，影响质点振动峰值速度的主要因素为最大段药量及场地条件。同时还与炸药种类、炸药特性、钻孔孔径及装药结构等因素有关。通过采用低爆速、低威力的炸药、采用毫秒延时起爆技术控制最大段药量、合理选择炮孔孔径、通过控制传爆方向、采用不耦合装药结构以及合理选择延期间隔时间等方法能够有效地在爆源处降低爆破振动。
3.2 通过传播途径降低爆破振动强度
在爆破地震波传播途径上采取一定的措施，亦能降低爆破振动强度，例如采用预裂爆破隔振技术，即在设计轮廓边线上进行预裂爆破，形成具有一定宽度、深度和延伸范围的具有隔振作用的预裂缝，达到降低主爆区爆破产生的爆破应力波对保留承载岩体的破坏和损伤。另外还包括减振沟和减振孔技术，在爆源和保护目标之间挖掘沟槽或打成排的孔洞，可以降低保护目标处的振动，采用开挖减振槽和减振孔的减振技术，关键是确定爆破振动波跨过减振槽和减振孔的衰减规律以及减振沟和减振孔的有效隔振范围。
4 爆破振动监测技术
4.1 爆破震动监测技术
爆破振动监测技术是采用仪器、设备等手段对爆破振动有害效应进行测试，以判断爆破对保护对象的影响程度，是对爆破振动的量化，主要用于监督和指导爆破施工，是对爆破振动是否符合国家标准的判断依据，其中爆破振动监测是爆破工程中最常见的测试项目。
对重点保护对象和易产生纠纷对象在爆破施工作业中进行全过程监测，监测数据是评价保护对象安全状况的重要依据，对此种监测项目，应在每次爆破后及时提交监测简报，用以评估保护对象的安全状况和指导爆破施工。而第三方检测，则是解决纠纷的另一种途径，通过具有相应资质的爆破振动监测单位，测得真实、客观、公正的监测数据，表现真实爆破施工状态产生的振动的重要依据，是用于解决两方纠纷的，具有法律效力依据。
4.2 爆破振动监测流程
爆破前应进行现场调查，观测爆区地形，了解爆破参数，预估被测信号的幅值、频率范围，以便确定爆破振动的记录仪的量程、触发电平和采样频率。与爆破作业单位确认爆破实施的大致时间，爆破前1小时安装好仪器在实施警戒前将所有一切全部调试好，提前打开测振仪。爆破时测试人员撤到安全区域，并与爆破指挥部取得联系，起爆后一定时间后经现场安全警戒人员同意，进入现场读取记录的数据，收取测振仪。通过计算机读取测振仪中的数据进行数据分析与处理，填好完整的爆破振动记录表。目前我国常用的爆破振动监测仪器主要有中科、成都泰测、四川拓普以及成都交博四种。
5 结束语
综上所述，在城市建设项目基础施工中，爆破施工依然是大方量岩石破碎的主要施工方法，而爆破地震波则是影响爆破施工应用的主要因素，有效的控制爆破振动能够不仅能够加快施工进度，还可节约可观的施工成本。对爆破振动的监测，尤其是第三方监测，是解决因爆破振动产生的民事纠纷和保护周围对象的有效方法之一。
参考文献
[1]张伟康，谢永生，吴顺川等.矿山边坡爆破振动高程放大效应研究.[J].金属矿山，2015，44（3)：68-71.
[2]陈明，卢文波，李鹏等.质边坡爆破振动速度的高程放大效应研究[J].岩石力学与工程学报 ，2011，30（11)：2189-2195.
作者简介
陈赫浩（1984-），男，山东莱阳人，本科学士，助理工程师，主要从事于房地产开发工作。
论文作者:陈赫浩,朱远想
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/2
标签：地震波论文; 岩石论文; 城市论文; 炸药论文; 质点论文; 纵波论文; 减振论文; 《基层建设》2019年第27期论文;