城市地下工程爆破震動控制技術措施

徐儉明

(葛洲壩易普力新疆爆破工程有限公司，新疆 烏魯木齊 830000)

1 爆破震動機理

爆炸震動是由介質中的爆炸引起的沖擊波引起的。當爆炸發生時，一部分炸藥能量對周圍介質引起擾動,并以波動形式向外傳播,通常認為:在爆炸周圍產生一個藥包10～15R倍的沖擊波(R是爆炸的半徑)。隨著距離的增加(或者轉速為15r/min)，沖擊波會衰減到應力波，破壞介質的面積。在中區當距離增加到400到25R時，應力波衰減到彈性波，并且該區域中的介質被彈性搖動而不被破壞。該彈性波是爆破震動波。爆破震動波傳播到地面，因應力波到達界面產生反射和折射疊加便引起地面震動。

2 地下工程爆破震動危害

地下工程中的爆破震動會導致爆炸源附近的地面和地面結構發生震動。當爆破震動達到一定程度時，會對建筑物或管道造成破壞或損壞，如建筑物墻體裂縫，附著物倒塌，管道破損等。這可能同時導致建筑物的倒塌。由于爆炸的突然震動，會影響附近居民的生活和心理，不利于居民的日常生活。

3 控制爆破震動的技術措施

3.1 單段起爆藥量的控制

理論和實踐證明，影響爆破震動的主要因素是單段藥量或最大單段爆炸藥量，爆破距離和巖石地質條件。爆破震動的速度與劑量成比例并且與距離成反比。在這三個因素中，距離和地質條件是客觀的，難以改變或不可能人為地改變。因此，控制爆破藥量是控制爆破震動的最簡單，最有效的方法。延遲爆破網路爆炸時間可以幫助人們將爆炸分解成多個延遲爆炸，大大減少爆炸引起的震動。因此，爆破震動主要由單段起爆藥量或最大單段起爆藥量來控制爆破震動。

3.2 選擇合理毫秒延期時間

微差爆破的機理主要是通過控制起爆順序與延期時間，為后序炮孔創造良好的爆破自由面，增加相臨炮孔爆落巖石之間的相互撞擊，在獲得較好的爆破效果的同時，減輕爆破振動波峰疊加的危害效應,通常認為，當爆破間隔δt大于T的3倍時，爆破震動波不起作用。結果表明，當T=NT和N為整數時，爆破震動波疊加在爆破震動上。當爆破震動波相互干擾時，爆破震動的疊加將增加N=1/2，3/2，5/2，并且爆破震動減弱。因此，合理的毫秒延期時間間隔可以避免爆破震動波的疊加，甚至可以減少爆破震動,高精度電子延期雷管被編程為精確控制爆震時間。爆破時間間隔為1/2t，爆破地震波相互抵消，爆破震動減小。目前，我國常用的雷管是一種普通毫秒延期雷管，延期時間精度低。雷管的前15個階段具有25至880ms的延遲。因此，使用普通的毫秒延期雷管并不能保證消除爆破震動波。

3.3 掏槽方式的選擇

掏槽孔爆破震動效應是控制降低地下爆破震動有效關鍵,目前，地下工程普遍采用楔形掏槽,小直徑中空直孔掏槽,大直徑中空直孔掏槽。楔形掏槽是地下爆破工程中的主要形式，有單級、多級復式楔形掏槽，但是，由于巖石結構各有不同,爆破釋放能量以及巖石夾制鉗力太大，使爆破震動更大。在實踐中復合楔形掏槽可以解決爆破震動大的問題,其原理是將引物從一個大到小的一個部分減少,地震速度控制在1cm/s以下，達到良好的阻尼效果。根據孔和裝藥孔的排列順序和爆破順序，直孔槽可分為龜形槽、螺旋槽和三角槽等多種形式。爆破產生的震動可以由大孔徑直孔控制。原理是為大直徑孔提供大的自由表面。與楔孔槽相比，大直徑直孔槽具有爆破震動小、進尺大的優點，不受截面尺寸的影響。缺點是孔大，鉆孔精度高，誤操作不當。此外，爆破震動的大小與距離成反比。爆破激發切割位置與地面之間的距離應盡可能增大，爆破切割槽應盡可能地放置在工作面的下部，有利于將巖體拋出槽口，從而減小爆破震動。

3.4 孔內間隔裝藥爆破技術

孔內間隔分級爆破技術是指在一個炮眼中使用兩個或多個不同段別雷管的技術。即將單個炮孔分成上、中、底多組，并在每組孔中使用相同雷管進行間隔裝藥。使孔內分段爆破技術將單孔荷載從最大單孔藥量中分散出來，單級爆轟劑量由大到小控制，不僅可以控制震動，還可以保證挖掘過程及塊度均勻性。

3.5 采取施工預裂布置方法

在地下工程開挖時在設計開挖輪廓線爆出一條貫穿的預裂縫，其次預裂孔同主爆孔分段起爆，其控制對巖體的保護阻斷地震效應，當保護對象距爆源很近時，可在爆源周邊設置一條預裂隔震帶或鋪墊緩沖材料。預裂炮孔可是一排，也可是多排，對降低主炮孔地震效應是非常有效的，但應注意預裂爆破本身產生的地震效應。在爆破體與被保護物之間，鉆鑿不裝藥單排防震孔或雙排防震孔，也可起到防震作用。

4 加強現場施工組織

由于地下工程巖體地質變化多樣,在施工中需加強施工組織管理,保證在施工過程中按照設計進行爆破施工,對施工中出現的問題及時上報并采取相關措施。

5 結 語

隨著城市地下工程的建設，爆破震動的危害越來越受到重視。根據工程實踐，總結了五種有效控制爆破震動的措施。地下工程爆破施工受環境和施工的影響很大。使用震動控制技術時，應根據當地情況選擇合適的震動控制措施并綜合考慮。