航道水下爆破炸礁對周邊建筑物的影響分析

王 丹

(云南港航航道養護公司，云南 昆明 650051)

1 工程概況

1.1 工程簡介

該航道位于瀾滄江流域，瀾滄江是中國通往東南亞國家最為便捷的運輸通道。在航道沿江左岸位置存在突出基巖，受其影響，該航段航道彎曲半徑為220 m，五級航道彎曲半徑為300 m，因此該航段航道彎曲半徑達不到五級航道標準，在船舶轉彎時易觸碰岸邊礁石引起船舶觸礁等危險情況，對船舶安全通行構成嚴重威脅。因此，為保證該航段航道通航安全，主要采用挖泥船1艘、泥駁船2艘、鉆機船1艘及其它輔助船舶，進行移船定位后進行水下鉆孔，而后實施水下爆破作業，清渣采用挖泥船上的挖掘機進行水下清挖。增加航道彎曲半徑，確保船舶安全通行，本次水下炸礁作業量為：4 332.6 m3。

1.1 爆破參數設計

本次炸礁爆破使用1#巖石乳化炸藥，直徑為φ32 mm，鉆鑿垂直或微傾斜炮孔(傾角大于70°)，交錯布置炮孔，靠近礁區邊坡水上部分的炮孔不能鉆到邊坡內，孔底距邊坡0.2～0.3 m；水下部分孔底距邊坡-0.1～-0.2 m。由于炸礁爆破時靠近臨近房屋需要采用分臺爆破，炮孔深度為1.5～5.5 m，水下鉆孔裝藥時，必須加套管，起爆藥包加牽引繩。

臺階爆破單孔裝藥量如下公式(1)所示

Qd=qV=qabh

(1)

式中q為松動爆破巖石的單位耗藥量，水面以上爆破取0.25～0.45 kg/m3；水下礁石取0.8～1.2 kg/m3；a炮孔間距m；b炮孔排距m；h爆破臺階高度m；h=Ht+Hy-Hc，V單孔爆破的巖石體積，m3；Qd單孔裝藥量，kg；炮孔間距：1.5～2.0 m；排距：1.2～1.8 m；超深Hc：1.0～1.2 m。

2 測點布置

為全面的研究爆破振動對臨近房屋的影響，使用爆破測振儀對建筑物進行現場監測分析，測點布置在房屋底層并使用石膏與地面固定連接。在正式開挖爆破前，先在炸礁區選擇適當的位置，鉆鑿少量的炮孔，進行幾次小藥量試爆，試爆時在房屋處安放3～4臺測振儀進行爆破振動檢測，根據試爆的效果和爆破振動檢測數據，修改優化爆破設計參數(包括爆破鉆孔和裝藥參數、最大一段起爆炸藥量和總起爆炸藥量等參數的調整)，以達到安全高效施工的目的。以后每次的正常爆破，也要在需要的位置進行爆破振動監測。

3 現場測試結果及分析

3.1 公式與實測數據的對比

根據前期試爆實驗得到測點A-2在不同距離下的豎向振動速度數據，數據如下表所示。爆破距離為30 m時測點A-2的最大振速值為1.52 cm/s，根據爆破安全規程(GB6722-2014)可知對于磚房結構來說此時已經接近安全振速臨界值。爆破安全規程如下表1所示。所以爆破過程中要時刻注意房屋的建筑物狀態。

由薩道夫斯基公式可得，測點振速與爆心距和藥量有關系外還與場地地質、地形條件關系密切，因此為了確定薩道夫斯基的參數需要依據現場振動數據進行最小二乘法擬合得到具體值。薩道夫斯基公式(2)如下所示。

(2)

式中：v為臨界速度，Q為最大單段藥量。K和α為地形、地質條件有關的系數和衰減指數。

通過對監測數據的回歸分析可得K和α。具體計算過程如下所示：首先對公式兩邊進行取對數，把公式(2)換算為線性公式(3)

(3)

令y=lnv，α=lnk，b=α，則得

y=α+bx

(4)

表1 爆破安全規程

表2 測點A-2豎向振速

通過以上的薩道夫斯基公式可以預測測點A-3和A-1的振動速度，為了證實預測結果的正確性，以測點A-3為依據采用現場測試數據與預測值進行對比。數據如表3所示，隨著爆心距的減少振動速度逐漸增加，預測值與實測值大部分較接近，這也間接說明薩道夫斯基公式具有較好的準確性，而造成差異性的原因是由現場爆破過程中場地的復雜性所導致的。

表3 測點A-3豎向振速

3.2 振速分析

為更加全面的分析磚房結構在爆破下的振動特性，選取測點A-1至A-3在爆心距40 m時的歷程曲線為研究對象。測點各個方向上的振速隨著時間的增加呈現出逐漸衰減的趨勢，各個測點豎向方向振速最大，徑向次之。在同樣的爆心距下測點A-1振速峰值最大為0.69 cm/s，其次為測點A-3位于墻角處。可見窗戶為房屋結構最薄弱部位，易產生裂縫。

3.3 最大段藥量的控制

根據國家爆破安全規程(GB6722-2014)和大量的工程實踐經驗，各類需要保護的對象的安全允許振動速度V選取如下：附近瀾滄江兩岸的各種木結構房屋、磚房屋(包括磚混結構房屋、石棉瓦磚房、彩鋼瓦磚房)V取1.5 cm/s，根據具體情況選取安全允許振動速度V。

因此，以V=1.5 cm/s為安全允許振速(即以附近單位及村寨的各種磚房屋為保護對象)通過薩道夫斯基公式結合現場試驗計算出爆破點距各種房屋不同距離R每次爆破允許的最大一段裝藥量Qa。結果如表4所示。

表4 不同距離爆破藥量控制表

4 結 論

(1)通過最小二乘法擬合得到的薩道夫斯基公式具有一定的準確性與現場實測數據相比較接近。

(2)測點振速峰值在豎向方向上最大，隨著時間的增加速度逐漸衰減趨于平緩，而且在房屋窗戶部位振速最大，易引起裂縫等破損現象。

(3)依據爆破安全規程和預測公式得到了本場地內最大段藥量的控制標準。