爆破振动衰减规律经验公式在三峡工程右岸基础开挖中的应用

杨翔

（中国水利水电第八工程局有限公司砂石公司湖北宜昌　443000）

爆破振动衰减规律经验公式在三峡工程右岸基础开挖中的应用

杨翔

（中国水利水电第八工程局有限公司砂石公司湖北宜昌443000）

由水电八局有限公司三峡下岸溪砂石项目部承担的三峡工程右岸基础开挖主要施工部位包括：右非2#坝段-右厂24#坝段基础开挖、安Ⅰ、安Ⅱ工程及尾水渠基础开挖、右厂坝25#～26#钢管槽开挖。

爆破振动；质点振速；爆破；孔径；最大单响药量；最小安全距离；反向推算

1　施工环境

三峡工程右岸基础开挖施工区域基岩为灰白色闪云斜长花岗岩和细粒闪长岩，节理裂隙面发育，岩石稳定性差。

施工区域附近需考虑爆破振动安全的部位主要有：右非1#坝段下部的排沙洞、右非3#坝段已浇筑的混凝土体（即高缆后锚墩）、右非3#坝段廊道内的灌浆帷幕、高缆拉索锚固点、RCC混凝土围堰右接头点及已形成的岩石边坡。

对这些部位的爆破振动安全控制问题，业主及监理部门多次以设计通知和监理通知的形式发文反复强调。为了不给三峡工程留下质量隐患，同时又要加快施工进度，应该用科学的方法来指导施工。作为现场施工技术主管，笔者提出采用如下四组公式，对微新岩石区和全强风化区进行的预裂爆破和梯段爆破分别进行反向推算，以便确定合理的最大单响药量和适宜的爆破范围。

2　公式内容

微新岩石预裂爆破振动衰减规律公式：

微新岩石梯段爆破振动衰减规律公式：

全强风化岩石预裂爆破振动衰减规律公式：

全强风化岩石梯段爆破振动衰减规律公式：

式中：V垂直、V水平——垂直方向和水平方向上的质点振速（cm/s）；

Q——拟设计的最大单响药量（kg）；

R——爆区与需进行振动控制的部位之间的最短直线距离，即最小安全距离（m）。

为检验公式的通用性，在计算中不引入岩性参数。

在通常的爆破设计中，为控制爆破振动破坏的程度，最大单响药量都不会很大，即使采用孔间微差爆破，单孔单响，为避免可能的爆破能量叠加，允许的最大单响药量也不会很大。因此，可选择的最大单响药量（Q值）的范围就相应很小，一般就取单孔最大装药量值。

现在，V垂直、V水平已知（即设计允许质点振速），Q值已知，我们就可以推算出两个R值，取其中较大者。R值的确定，与实际施工中作业面的布置有直接关系。我们知道，在靠近需控制质点振速的部位进行爆破施工时，只能采用手风钻进行小孔径、小装药量的爆破，既耽误施工进度，又会增加施工成本。如果我们尽可能扩大大孔径、大装药量的爆破作业的范围，就能很好地解决上述问题。而R值的确定，为我们在设计规划中确定工作面的布置提供了依据。

3　应用实例

2002年8月25日，我们要进行▽80～▽72的梯段爆破开挖施工。离施工区不远是地下排沙洞，洞内正进行混凝土浇筑。我们希望尽可能将工作面安排向排沙洞方向推进，以便争取将手风钻工作量压缩至最小。

进行爆破设计时，我们首先确定已知条件为：①安全质点振动速度PPV≤1.5cm/s；②施工区为微新岩石，设计坡度1：0.72，即设计孔深为9.8m，堵塞2.0m；③CM351钻机造孔，孔径φ105，φ70袋装药卷装药，线装药密度4.4kg/m，由于采用单孔单响爆破，可确定最大单响药量Q=（9.8-2）×4.4=34.3kg。

据此，我们可以利用公式（2）计算推演最小直线距离R值：

取其中较大值，确定最小安全距离为58.2m。然后根据图纸桩号及高程，我们就可以确定安全的施工区域，如图1所示。

这个方法将大孔径爆破的范围最大化，对于降低施工成本，加快施工进度，提高经济效益，有非常明显的效果。对比如表1。

由表1可以看出，采用CM351钻机钻孔，每立方米单价可以降低2.44元，降幅达到42%。

4　结论

图1　

表1　不同孔径钻机经济效益比较表

实际施工过程中，三峡集团业主委托湖北省科技咨询服务中心水利水电爆破分部承担进行了多次重点部位（包括微新岩区和全强风化区）典型爆破振动监测和声波检测，经动态监测成果分析得出：24次爆破振动安全监测共计210线次实测成果中，96.2%的最大质点振动速度值未超过安全控制标准，表明工程爆破对钢管槽间隔墩、排沙洞新浇混凝土和右非3#坝段灌浆廊道、拉索锚固点、缆机基础等部位的振动影响得到有效控制。测试结果都符合《长江三峡水利枢纽右岸24#～26#厂坝基础开挖及场地平整工程招标文件》（TGP/CT-SXJ-471）有关要求。以上所述的四个经验公式，特别是微新岩石爆破振动衰减规律公式，可以应用在初期爆破方案的选定、爆破作业面的安排布置、爆破振动影响的预估等方面。由于试验未引入岩性参数，可以认为公式具有普适性。

TV731.6

A

1673-0038（2015）03-0158-02

2015-1-4

杨翔（1973-），男，工程师，本科，主要从事水电站建设及其相关工作。

施工区相邻的永久建筑物较多，对爆破振动控制要求极严。本文介绍的四个经验公式，在每次做爆破设计规划之前，都利用其进行反向推算，得出最优方案后才进行实际施工。经过三峡集团业主多次进行的现场振动监测，所获实测结果均满足三峡总公司制定的长江三峡工程标准中有关爆破安全质点振速的要求。