郝志堅
（沈陽工學(xué)院能源與水利學(xué)院，遼寧 撫順 113122）
摘 要：爆破開挖法在地下工程中應(yīng)用廣泛，在爆破過程中時常會出現(xiàn)爆破振動，對爆破區(qū)域的地表造成破壞。基于此，本文從地下工程爆破振動的產(chǎn)生及危害入手，闡述了爆破振動的控制技術(shù)措施，技術(shù)人員可以通過控制單段起爆量、合理選擇掏槽形式、預(yù)裂爆破技術(shù)、光面爆破技術(shù)以及減振孔的設(shè)置，實現(xiàn)爆破振動的有效控制，保障地下工程的安全穩(wěn)定運行。
關(guān)鍵詞：地下工程；爆破振動；光面爆破；安全穩(wěn)定
Abstract: The blasting excavation method is widely used in underground engineering. During the blasting process, blasting vibration often occurs, causing damage to the surface of the blasting area. Based on this, this paper starts with the generation and harm of blasting vibration of underground engineering, and expounds the technical control measures of blasting vibration. The technician can control the single-stage detonation quantity, choose the gutter form, pre-splitting blasting technology, smooth blasting technology and The setting of the vibration reducing hole realizes the effective control of the blasting vibration and ensures the safe and stable operation of the underground engineering.
Key words: underground engineering; blasting vibration;smooth blasting; safety and stability
0 引 言
在我國城市化進程逐漸加快的背景下，城市空間越來越緊張，政府部門對城市地下空間進行了開發(fā)利用，通過修建地鐵或者地下通道的方式緩解空間緊張問題。在實際的地下工程施工中，爆破開挖法憑借其經(jīng)濟高效的優(yōu)勢，得到了廣泛的應(yīng)用，但是在爆破開挖法應(yīng)用的同時，會產(chǎn)生一定的爆破振動波，嚴重時會對爆破區(qū)域的地表造成破壞，影響附近建筑物安全和居民正常生活。因此，技術(shù)人員需要在爆破開挖過程中合理控制爆破振動，減少爆破振動有害效應(yīng)的發(fā)生。
1 地下工程爆破振動分析
地下工程中經(jīng)常會應(yīng)用到爆破開挖法，在炸藥爆炸時，炸藥附近10-15 R（R主要是指炸藥半徑）范圍內(nèi)會出現(xiàn)沖擊波；當距離在15-400 R的范圍內(nèi)，沖擊波會逐漸衰減，從而轉(zhuǎn)變成應(yīng)力波；當距離超過400 R時，應(yīng)力波會逐漸衰減，從而轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥圆ǎ谶@一范圍內(nèi)的介質(zhì)會出現(xiàn)彈性振動，這一彈性波就被稱作爆破振動波。當爆破振動波[1]傳播到地面時，會引發(fā)地面振動，這一振動現(xiàn)象就被稱作爆破振動。在爆破振動達到一定程度時，會對地面的建筑物與構(gòu)筑物造成不同程度的損傷和破壞，比如，管線破裂或者墻體開裂等問題，嚴重時可能會導(dǎo)致建筑物塌陷，對居民的生活造成了不利影響，為此需要采取有效的措施控制爆破振動[2]。
2 地下工程爆破振動控制技術(shù)措施
2.1 單段起爆量的控制
大量理論實踐表明，爆破振動會受到地質(zhì)條件、炸藥藥量以及爆心距這三種因素的影響，可以通過薩道夫斯基經(jīng)驗公式[3]表明三種因素的影響關(guān)系：
(1)
式中，V為爆破質(zhì)點振動的速度，主要用來表示爆破振動的大小；Q為一次起爆所用的炸藥量；R為爆心距，即爆源和測點的距離；K與α主要是指地質(zhì)條件的相關(guān)系數(shù)。
在這三個影響因素中，地質(zhì)條件以及爆心距是客觀存在的內(nèi)容，難以通過人為方式進行更改。因此，技術(shù)人員可以通過控制炸藥量實現(xiàn)對爆破振動的控制。具體而言，在延時雷管的支持下，技術(shù)人員可以將一次起爆轉(zhuǎn)變成多段延時爆炸，進行單段起爆藥量的控制，減少爆破振動危害的發(fā)生。
2.2 掏槽形式的選擇
掏槽爆破方式具備較少的臨空面，使其產(chǎn)生的爆破振動相對較大。因此，在進行爆破振動控制時，技術(shù)人員需要注重掏槽形式的選擇[4]。在目前應(yīng)用廣泛的幾種掏槽中，復(fù)式楔形掏槽產(chǎn)生的爆破振動最低，因為這種掏槽形式能夠有效降低單段起爆炸藥量，并在一定程度上增加了爆破過程中的臨空面。需要注意的是，復(fù)式楔形掏槽的級數(shù)越多，產(chǎn)生的爆破振動就越小。比如，在廈門機場路的某項隧道工程中，技術(shù)人員將原本的三級復(fù)式楔形掏槽轉(zhuǎn)變成四級，將爆破最大振動速度控制在1 cm/s以內(nèi)，有效降低了爆破振動有害效應(yīng)。
2.3 預(yù)裂爆破技術(shù)
預(yù)裂爆破技術(shù)[5]主要是在開挖輪廓線上進行多個炮孔的鉆鑿，并在炮孔內(nèi)添加適量的炸藥，實現(xiàn)對該區(qū)域的起爆，在開挖輪廓線上建立能夠阻斷爆破振動波傳播的裂縫，從而避免主爆區(qū)的爆破對地表造成振動擾動和破壞。需要注意的是，預(yù)裂爆破的操作流程較為復(fù)雜，如果技術(shù)人員的操作不規(guī)范，很容易產(chǎn)生反作用。因此，在開展預(yù)裂爆破之前，技術(shù)人員需要應(yīng)用經(jīng)驗類比方法，明確爆破參數(shù)，并通過多次試驗對具體爆破參數(shù)進行修正，從而得出最佳的爆破參數(shù)。
2.4 光面爆破技術(shù)
在爆破振動的控制技術(shù)中，光面爆破技術(shù)[6]的應(yīng)用較為廣泛，根據(jù)爆破區(qū)域的抵抗線，技術(shù)人員在開挖輪廓線上鉆鑿一定孔距的光爆孔，并在光爆孔中安裝低威力的炸藥，和主爆區(qū)共同起爆，從而形成較為平整的開挖輪廓，不僅能夠降低爆破振動，避免爆破振動對保留巖體造成損害，還能夠防治開挖面出現(xiàn)欠挖或者超挖現(xiàn)象。為了充分發(fā)揮出光面爆破的作用，技術(shù)人員需要做到以下幾點：在光爆孔中安裝威力與爆速相對較低的炸藥；如果選擇不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，需要確保不耦合系數(shù)超過2；確保相鄰的三個及以上炮眼同時起爆。
2.5 減振孔的設(shè)置
在使用爆破開挖法之前，技術(shù)人員可以在主爆區(qū)或者開挖輪廓附近，鉆鑿一定數(shù)量的空孔，用于阻斷爆破振動波的反射作用，從而避免爆破對地表及其保護對象的破壞，這種控制技術(shù)的原理和預(yù)裂爆破技術(shù)有相同之處。在工程實例中，石門山隧道爆破時就設(shè)置了減振孔，將爆破振動波的振速從原本的2.71 cm/s減少到1.26 cm/s[7]。
3 結(jié) 論
綜上所述，在地下工程良好發(fā)展的趨勢下，其存在的爆破振動問題逐漸受到了社會的關(guān)注。通過本文的分析可知，技術(shù)人員需要認識到爆破振動的危害[8]，并根據(jù)地下工程的實際狀況，采用合理的爆破振動控制技術(shù)與措施，提高爆破振動控制的有效性，保障地下工程的安全完工，促進我國城市化建設(shè)。希望本文的分析可以為相關(guān)研究與實踐提供參考。
參考文獻：
[1] 徐穎.地下工程爆破技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].中國煤炭,2001,27(11):29-31.
[2] 王淼,安志曉,傅鳴春,滿高峰.爆破振動下地下工程圍巖穩(wěn)定與支護設(shè)計[J].地下空間與工程學(xué)報,2015,11(02):530-535.
[3] 陳陽.薩道夫斯基公式在城市地鐵爆破施工中的運用[J].黑龍江交通科技,2011(10):332-333.
[4] 劉建功,孟凡林,高磊,等.淺析合理掏槽提高大斷面巖巷掘進效率方法[J].煤礦現(xiàn)代化,2014(06):1-2.
[5] 周濤,王孝海,林東升,等.預(yù)裂爆破在溪洛渡右岸地下電站工程中的運用[J].云南水力發(fā)電,2009,25(06):78-79.
[6] 王建秀,鄒寶平,胡力繩.隧道及地下工程光面爆破技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望[J].地下空間與工程學(xué)報,2013,9(04):800-807.
[7] 鄒景波.爆破地震作用下結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)及安全評價研究[D].青島:青島理工大學(xué),2012.
[8] 趙京林,李永剛.爆破振動的危害性及防治措施[J].現(xiàn)代礦業(yè),2010,26(02):40-42.