爆破振動對相鄰建筑物的影響分析

王 兵 張青松

（安徽省·水利部淮委水利科學研究院 蚌埠 233000）

1 引言

隨著近年來建筑市場的快速發展，基坑開挖過程中爆破技術應用的也日益廣泛，爆破技術不僅提高了工程進展的速率，也降低了基礎開挖的成本，但爆破對環境的影響也愈發突出，爆破時不僅對附近居民生活產生干擾，影響施工的正常進行，嚴重時還有可能導致建筑物的破損，因此如何正確使用爆破技術進行施工越來越受到人們的重視。

2 爆破振動的特點與數據分析

2.1 爆破振動的特點

爆破振動與自然地震有相似之處，即二者都是急劇釋放能量，并以波動的形式向外傳播，從而引起介質的質點振動，產生地震效應。但爆破振動還有以下特點：（1）爆破振動的震源能量小，影響范圍小；（2）持續時間短，爆破振動一般在0.1～0.2s左右，而自然地震持續時間長，一般在10～40s左右；（3）爆破振動頻率高，而自然地震一般是低頻振動；（4）可以控制爆破震源大小及作用方向。

2.2 爆破藥量及安全距離的核算

爆破振速的大小與炸藥量、距離、地形、爆破方法等有關，推導出的公式（經驗公式）較多，目前使用較多的是由相似理論——量綱分析的結果，給出按藥量立方根比例推算的方法決定函數關系（薩道夫斯基提出的經驗公式）。

式中：v為質點速度，cm/s；Q為爆破藥量，kg；R 為測點到爆心的距離，m；k，α是與爆破點至保護對象間的地形、地質條件有關的系數和衰減指數。

目前國內常用的關于安全爆破標準有《爆破安全規程》規定的爆破振動安全判據，該標準以振動速度作為判別依據，規定了一般建筑物和構筑物的爆破地震安全性應滿足的安全振動速度要求（見表1）。

重慶大學吳德倫和葉曉明建議的爆破振動安全標準，是以爆破地震頻率和振速作為判別依據，并考慮建筑物對地面振動的敏感性程度，綜合考慮了頻率和振速的共同影響。

3 工程現場檢測及勘查

3.1 工程概況

礦業南村2#樓工程設計為6+1層框架結構，2009年竣工并交付使用。由于2011年3月10日附近爆破施工，住戶反映樓面板及墻體等多處出現裂縫。

3.2 現場檢測及勘查內容

現場檢測內容主要針對住戶反映最強烈的因爆破而出現的裂縫問題，檢測過程中對裂縫開展情況主要進行兩方面的工作，一是對裂縫的位置、形態等進行描繪，以便直觀反映存在問題，二是在其中的一家住戶安裝裂縫觀察儀，通過一個月的時間來記錄裂縫是否有變化。在進行裂縫觀察的同時也開展了地基沉降的觀測以及其他如鋼筋配置、構件強度等相關指標的檢測，為安全性復核計算提供相應的數據。

3.2.1 裂縫開展情況

根據裂縫檢查情況，礦業南村2#樓裂縫開展主要有以下幾類：

（1）粉刷層的龜裂紋，這是由于墻面或板底的粉刷混合砂漿的干縮及表面層乳膠漆的起殼、起皮形成，縫寬0.05～0.10mm。

（2）不同材料的接合面，如吊頂與墻體連接部位、廚房門上方的木板與兩側墻體連接部位；內墻裝修粘貼瓷磚的空鼓，比如衛生間管道裝飾等；陽臺板與柱或墻的接合部位等。

（3）填充墻砌體表面產生橫向及縱向裂縫，如東山墻水平裂縫、部分內隔墻表面的橫向和縱向細裂縫，縫寬一般為0.05～0.35mm。

（4）現澆板及少數過梁局部混凝土收縮裂縫，現澆樓面板中部沿線管開展縱向或少數橫向裂縫及板負彎矩鋼筋端部縱向裂縫，其中沿線管裂縫最長可由一個房間頂板延伸至相鄰房間頂板，現澆板的裂縫兩頭小，中間大，縫寬為0.05～0.25mm，一般為貫穿裂縫；過梁裂縫較細小，經檢查為0.05mm，常常也會在梁的對應面出現，由于縫寬較小，裂縫對使用及結構安全無影響。

表1 我國爆破安全標準

表2 沉降觀測結果表

裂縫觀察儀數據顯示，所觀察的裂縫在一個月內無繼續擴展變寬現象。

3.2.2 建筑物其他相關檢測內容

根據2011年3月16日～2011年5月7日觀測結果，礦業南村2#樓1#～6#觀測點3個觀測周期的沉降速率均小于0.01～0.04mm/d；根據《建筑物變形測量規范（JGJ 8－2007）》第5.5.5條第4款判定該建筑物的沉降穩定。地基沉降隨時間變化結果如表2所示。

4 爆破對相鄰建筑物的影響分析

4.1 爆破引起的裂縫成因分析

（1）粉刷層的龜裂紋，主要是由于墻面或板底的粉刷混合砂漿的干縮及表面層乳膠漆的起殼、起皮形成，該種裂紋較為常見，且不會貫通樓面板和墻體。

（2）內墻裝修粘貼瓷磚的空鼓，陽臺板與柱或墻的接合部位接縫變大是由于不同材料的脹縮性能不同，受溫度等作用，連接部位會開裂。

（3）填充墻砌體采用的加氣混凝土砌塊，由于加氣混凝土砌塊收縮較大，且收縮的周期較長，使得砌體會在相當長的一個時期內不穩定，表現為在墻體表面產生橫向及縱向裂縫，此為框架結構填充墻體通病，施工時如果在砌體表面采用鋼絲網或尼龍網片，會減輕此種裂縫開展，如果裂縫開展較大，沿外墻裂縫可能會產生滲水現象，影響使用。

（4）現澆板及少數過梁局部混凝土收縮裂縫，現澆樓面板中部沿線管開展縱向或少數橫向裂縫及板負彎矩鋼筋端部縱向裂縫，此種裂縫在框架結構及磚混結構房屋的現澆樓面板中較為常見，裂縫的存在對結構安全無影響。

4.2 建筑結構安全性影響分析

為了評價爆破振動是否對相鄰建筑物的結構安全性產生影響，需要對該建筑物進行復核計算，同時對框架結構柱、梁進行承載力驗算，對基礎進行分析評價，計算結果如下：

（1）框架結構驗算：框架柱及框架梁抗力與荷載效應之比均大于1.0，均可滿足正常使用條件下的承載力要求；現澆板抗力與荷載效應之比均大于1.0，均可滿足正常使用條件下的承載力要求。

（2）基礎分析評價：沒有發現建筑物上部結構存在不均勻沉降引起的裂縫，可認為該工程的地基基礎處于安全狀態。

4.3 減小爆破對相鄰建筑物影響的措施

為了消除或降低爆破時對周圍建筑物的影響，很多學者展開了研究，主要是從以下幾個方面來考慮：

（1）限值一次最大裝藥量，選用低威力低爆速的炸藥以及適當的裝藥結構。

（2）合理的使用減震溝可明顯降低爆破地震強度，改變地震波頻率結構，分散能量，有利于減震。

（3）要充分考慮低頻導致建筑物產生共振而引發的破壞，尤其是結構的連接處和結構強度較弱的點，實施爆破時要盡量避免爆破地震波的頻率與建筑物的固有頻率接近。

（4）實施爆破時要考慮多次爆破對建筑物的疲勞累積，同時加強現場監測，盡量減少爆破振動產生的危害。

5 結論

從檢測的結果來看，爆破施工沒有直接導致這些裂縫的產生，但爆破可能是促發其破裂的契機，加速了裂縫形成的進程；從裂縫調查情況來看，也不至于影響結構安全，但對現澆板的使用性和耐久性有一定影響，建議封閉處理。

通過安全性復核計算的結果分析，各項驗算指標均在規范允許范圍內，鑒定結果顯示礦業南村2#樓主體結構是安全的。

實施爆破時要做好各種準備工作，準確計算爆破的藥量和安全距離等相關數據，同時還要做好通知住戶等相關工作，最大限度的減少爆破對居民生活的影響