城市地下工程爆破震動控制技術措施研究

林舟 溫敏健 沈順平

摘? 要：在現代城市化發展進程不斷加快的背景下，我國可供使用的城市空間越來越有限，而積極開發利用地下空間就能有效解決這一問題，通過修建地鐵、地下通道等方式來拓展城市使用空間。基于此，本文通過福州市危險廢物綜合處置項目，結合爆破震動機理，提出了科學可行的城市地下工程爆破震動控制技術措施，旨在結合城市地下工程的實際建設情況選擇具有針對性的爆破震動控制技術，切實提高城市地下工程爆破震動的控制效果。

關鍵詞：城市地下工程;爆破震動;控制技術措施

引言：在城市地下工程建設過程中經常需要用到爆破開挖施工的方法，這種方法盡管有著顯著的經濟適用性和高效便捷性，但城市地下工程爆破過程中產生的震動效應很可能破壞周邊建筑物或管線，嚴重時還可能對居民的日常生產生活帶來一定的不便。基于此，在未來發展趨勢中應將重心放在爆破震動控制技術措施的研發上，使其在城市化發展進程和地下工程建設中體現出明顯的技術優勢。

一、爆破震動機理

爆破震動指炸藥爆炸后產生的震動波會在介質中傳播，并且炸藥爆炸后會在其周邊10～15R以內形成一個沖擊波，使得該區域內的介質受到炸藥爆炸形成的高溫高壓氣體影響出現粉碎的情況。當沖擊波的覆蓋范圍超出10～15R時，其就會逐漸弱化為應力波，使得該區域內的介質被應力波粉碎。當區域介質受到沖擊的范圍擴大到400～500R后，應力波又會進一步衰減為彈性波，使得該區域中的介質受到彈性振動的影響，但不會被粉碎，而這種彈性波就是所謂的爆破震動波。爆破震動波擴散到地表后就會形成地表震動，也就是常見的爆破震動現象。

二、城市地下工程爆破震動控制技術措施

1.控制單段起爆藥量

經大量實踐研究表明，城市地下工程爆破震動主要與單段藥量或最大單段爆炸藥量的控制有關，而爆破距離與巖石地質條件也會對爆破震動造成一定的影響。實際上爆破震動的速度和劑量之間呈比例關系，其與距離呈反比關系。距離與地質條件本質上屬于客觀因素，很難或根本不會被人為因素改變，因此只有嚴格把控爆破藥量才能抑制爆破震動現象的發生。不斷延長爆破網絡爆炸的時間，還可以將爆炸分解成多個延遲爆炸，從整體上降低爆炸震動帶來的負面影響，這也是利用單段起爆藥量或最大單段起爆藥量控制爆破震動的重要舉措。

2.控制起爆順序與延期時間

微差爆破的機理在于把控起爆順序與延期時間，使得后序炮孔處于相對自由的爆破面中，同時有效增強炮孔暴落巖石之間的撞擊力度，起到良好的爆破效果的同時減少爆破震動波峰疊加帶來的危害效應。最重要的是，科學控制毫秒延期時間間隔，還有助于避免爆破震動波不斷疊加，最大限度地減輕爆破震動帶來的負面影響，而高精度電子延期雷管還可以用于精準控制爆震時間。盡管延期雷管可以采用分段爆破的方式將大藥量分解為小藥量，使得爆破震動效果從大變小，但爆破震動波的相互作用同樣會帶來不同程度的影響。當爆破間隔Δt超出爆破震動波周期T的三倍時，爆破震動波之間就不會相互影響。若Δt小于或等于3T，爆破震動波就會相互影響。經數據調查研究表明，當爆破間隔Δt=nT，且n為整數時，爆破震動波就會處于不斷疊加的狀態，爆破震動也會隨之不斷擴大。當n=1/2、3/2、5/2...時，爆破震動波之間就會相互影響、相互干擾，使得爆破震動效果也隨之不斷減弱。基于此，嚴格把控起爆時間間隔可以從根本上防止爆破震動波疊加，或者最大限度地減輕爆破震動效應。

3.選擇適合的挖槽方式

經工程試驗研究表明，掏槽爆破方式產生的震動效果最顯著，而引起這一現象的根本原因在于掏槽爆破的臨空面少，破碎巖石做功產生的爆破能量大多以震動的形式出現，這意味著只有選擇適合的掏槽形式才能達到控制爆破震動的目的。在城市地下工程建設過程中普遍以斜眼掏槽、直眼掏槽這兩種形式為主，而楔形掏槽則是一種常見的斜眼掏槽形式，具有掏槽體積大、效果顯著、易拋出巖石的優點。但在巖石夾制作用的影響下會產生過大的震動效應。因此，可以選擇復式楔形掏槽來避免這方面的問題，使得單段起爆藥量逐漸減少，利用爆破后的內側掏槽眼為外側掏槽提供爆破臨空面，以此達到減輕爆破震動的目的。實際上復式楔形掏槽分級與爆破震動的大小之間還存在密切的關聯。

4.采用孔內間隔裝藥爆破技術

在雷管段別的限制作用下很難實現大規模微差爆破，但利用孔外延期爆破技術就能有效拓展單次微差爆破規模。實際上孔外延期主要用于劃分單次起爆炮孔，使得每組孔中都有著相同或不同段的雷管，而組與組之間也可以通過不同段雷管并聯的方式達到起爆的目的。在孔外延期爆破網絡運行過程中，還需要避免孔外延期雷管與孔內雷管之間的連線遭到飛石的破壞。與此同時，孔內分級爆破技術指在單個炮孔內設置兩個或兩個以上段別雷管的一項技術手段，當孔口到孔底雷管段數不斷增大時，炮孔就會在起爆過程中從外向內分級爆破。孔內分級爆破技術不但能控制單孔裝藥及單段起爆藥量，還能在保證震動效果的同時不斷擴大開挖進尺。在此過程中，應將孔內裝藥間隔L控制在炸藥殉爆距離之外，從而有效避免炸藥出現殉爆的情況。

三、結語

在城市地下工程實際建設過程中，通常需要用到八種可行的爆破震動控制技術措施，但城市地下工程爆破施工極容易受到現場環境、人為操作等影響因素的干擾，需要結合實際施工情況有針對性地采取適合的爆破震動控制技術，并在施工中做好技術創新工作，積極研發全新的爆破震動控制技術措施，使得城市地下工程爆破震動控制技術升級到更高層次。

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項目名稱：福州市危險廢物綜合處置項目60B3D286-45BD-45E0-A708-8AFC591F72C3