虞忠华 李兆华 林嘉业
浙江恒荣建设工程有限公司 宁波市 315800
摘要：在我国城市化进程逐渐加快的背景下，城市空间越来越紧张，政府部门对城市地下空间进行了开发利用，通过修建地铁或者地下通道的方式缓解空间紧张问题。在实际的地下工程施工中，爆破开挖法凭借其经济高效的优势，得到了广泛的应用。但是在爆破开挖法应用的同时，会产生一定的爆破震动波，对爆破区域的地表造成破坏，影响附近居民的人身安全与正常生活，技术人员需要在爆破开挖过程中合理控制爆破震动。
关键词：城市地下工程；爆破震动；控制技术；措施
1爆破震动产生的机理
爆炸震动是由介质中的爆炸引起的冲击波引起的。当爆炸发生时，一部分炸药能量对周围介质引起扰动，并以波动形式向外传播，通常认为：在爆炸周围产生一个药包10～15Ｒ倍的冲击波（Ｒ是爆炸的半径）。随着距离的增加（或者转速为15r/min），冲击波会衰减到应力波，破坏介质的面积。在中区当距离增加到400到25Ｒ时，应力波衰减到弹性波，并且该区域中的介质被弹性摇动而不被破坏。该弹性波是爆破震动波。爆破震动波传播到地面，因应力波到达界面产生反射和折射叠加便引起地面震动。
2地下工程爆破震动危害
爆破所产生的震动是其危害的主要原因。地下工程爆破震动会使得起爆源周边的地表以及构筑物等相关物体会出现震动和摇晃。在爆破震动达到相应的强度时，就会对周边的构筑物或者地下管线产生损害，比如，建筑物墙体出现裂缝以及附属物垮落等，严重的还会导致建筑物出现倒塌的情况。并且，因为爆破所产生的震动是突然的，对于后边的居民和人们的心理会产生相应的影响，所以，对地下工程爆破震动进行合理控制非常重要。
3控制爆破震动的技术措施
3.1单段起爆药量的控制
大量理论实践表明，爆破震动会受到地质条件、炸药药量以及爆心距这三种因素的影响，可以通过萨道夫斯基经验公式表明三种因素的影响关系
其中，v主要是指爆破震动的速度，主要用来表示爆破震动的大小；Q主要是指一次起爆所用的炸药量；R主要是指爆心距，即爆源和测点的距离；K与α主要是指地质条件的相关系数。在这三个影响因素中，地质条件以及爆心距是客观存在的内容，难以通过人为方式进行更改。因此，技术人员可以通过控制炸药量实现爆破震动的控制。具体而言，在延时雷管的支持下，技术人员可以将一次起爆转变成多段延时爆炸，进行单段起爆量的控制，避免爆破震动的出现。
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3.2选择合理毫秒延期时间
微差爆破的机理主要是通过控制起爆顺序与延期时间，为后序炮孔创造良好的爆破自由面，增加相临炮孔爆落岩石之间的相互撞击，在获得较好的爆破效果的同时，减轻爆破振动波峰叠加的危害效应，通常认为，当爆破间隔δt大于T的3倍时，爆破震动波不起作用。结果表明，当T=NT和N为整数时，爆破震动波叠加在爆破震动上。当爆破震动波相互干扰时，爆破震动的叠加将增加N=1/2，3/2，5/2，并且爆破震动减弱。因此，合理的毫秒延期时间间隔可以避免爆破震动波的叠加，甚至可以减少爆破震动，高精度电子延期雷管被编程为精确控制爆震时间。爆破时间间隔为1/2t，爆破地震波相互抵消，爆破震动减小。目前，我国常用的雷管是一种普通毫秒延期雷管，延期时间精度低。雷管的前15个阶段具有25至880ms的延迟。因此，使用普通的毫秒延期雷管并不能保证消除爆破震动波。
3.3掏槽方式的选择
通过实践表明，通常，在所有产生震动当中掏槽爆破所产生的震动最大，这主要是因为掏槽爆破当中临空面很少，爆破所产生的能量除了能够对岩石破碎之外，大部分都是有效的转化为震动，所以，采用科学合理的掏槽方式可以对爆破震动进行控制。现阶段，在地下工程当中比较常见的掏槽方式主要有斜眼掏槽和直眼掏槽。对于斜眼掏槽形式当中主要有楔形掏槽，其自身的掏槽体积很大，很容易对岩石抛出，掏槽效果非常好。然而因为岩石夹制自身的作用 很大，其所产生的震动也很大。复式楔形掏槽能够对爆破震动大的问题有效改善，其主要原理就是对单段起爆的药量从大转化为小，并且内侧的掏槽眼爆破之后可以为外侧的掏槽爆破提供相应的临空面，以此将爆破震动降低；复式楔形掏槽分级越多，爆破震动越小。厦门机场路J3标隧道施工中，将3级复式楔形掏槽改为4级复式楔形掏槽，很好地将震速控制在1cm/s以下，取得了良好的降震效果。空孔直眼掏槽是一种采用装药眼和空孔配合且装药眼和空孔都垂直于工作面的掏槽方式。根据空孔与装药眼的布置形式和起爆顺序的不同，空孔直眼掏槽可分为多种形式，如龟裂掏槽、螺旋掏槽、三角掏槽等。应用大直径的空孔直眼掏槽可以对由于爆破所产生的震动有效控制，其主要原理就是大直径空孔可以为掏槽眼提供相应的自由面，爆破所产生的能量可以从空孔释放掉，将能量在转化为震动方面降低，以此对爆破震动减小。大直径空孔直眼掏槽和斜眼掏槽相比较，其优点主要体现在，爆破震动很小，进尺小，并且还不会受到断面尺寸对其的影响；其缺点主要就是，掏槽眼多，钻眼精度要求高，若是操作不当就会使得掏槽失败。除此之外，爆破震动大小和距离之间是成反比，因此就需要对掏槽部位和地面之间的距离增大，尽可能的在工作面下部进行对掏槽布置进行布置。
3.4孔内间隔装药爆破技术
孔内间隔分级爆破技术是指在一个炮眼中使用两个或多个不同段别雷管的技术。即将单个炮孔分成上、中、底多组，并在每组孔中使用相同雷管进行间隔装药。使孔内分段爆破技术将单孔荷载从最大单孔药量中分散出来，单级爆轰剂量由大到小控制，不仅可以控制震动，还可以保证挖掘过程及块度均匀性。
3.5采取施工预裂布置方法
在地下工程开挖时在设计开挖轮廓线爆出一条贯穿的预裂缝，其次预裂孔同主爆孔分段起爆，其控制对岩体的保护阻断地震效应，当保护对象距爆源很近时，可在爆源周边设置一条预裂隔震带或铺垫缓冲材料。预裂炮孔可是一排，也可是多排，对降低主炮孔地震效应是非常有效的，但应注意预裂爆破本身产生的地震效应。在爆破体与被保护物之间，钻凿不装药单排防震孔或双排防震孔，也可起到防震作用。
3.6光面爆破技术
在爆破震动的控制技术中，光面爆破技术的应用较为广泛，根据爆破区域的抵抗线，技术人员在开挖轮廓线上钻凿一定孔距的光爆孔，并在光爆孔中安装低威力的炸药，和主爆区共同起爆，从而形成较为平整的开挖轮廓，不仅能够降低爆破震动，避免爆破震动对保留岩体造成损害，还能够防治开挖面出现欠挖或者超挖现象。为了充分发挥出光面爆破的作用，技术人员需要做到以下几点：在光爆孔中安装威力与爆速相对较低的炸药；如果选择不耦合装药结构，需要确保不耦合系数超过2；确保相邻的三个及以上爆眼同时起爆。
结语
综上所述，在地下工程良好发展的趋势下，其存在的爆破震动问题逐渐受到了社会的关注。通过分析，技术人员需要认识到爆破震动的危害，并根据地下工程的实际状况，采用合理的爆破震动控制技术与措施，提高爆破震动控制的有效性，保障地下工程的安全完工，促进我国城市化建设。
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论文作者:虞忠华,李兆华,林嘉业
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第17期
论文发表时间:2019/3/18
标签：雷管论文; 楔形论文; 地下工程论文; 技术人员论文; 炸药论文; 技术论文; 间隔论文; 《建筑细部》2018年第17期论文;