地下洞室爆破振动控制参数的确定

孙鹏辉　郑　宇　宋双杰

(黄河勘测规划设计有限公司，河南 郑州　450003)



地下洞室爆破振动控制参数的确定

孙鹏辉郑宇宋双杰

(黄河勘测规划设计有限公司，河南 郑州450003)

【摘要】大亚湾中微子实验站工程毗邻核电站，其地下洞室爆破施工须严格控制。通过设计初算、爆破试验和初期施工监测确定爆破振动参数，将回归分析所得的参数用于爆破振动控制中，满足了振动控制安全阀值的要求。

【关键词】爆破； 振动； 参数；分析

大亚湾中微子实验站工程，位于大亚湾核电站以及岭澳核电站的北部山地，其土建工程主要为用于中微子实验装置装配和运行的地下试验大厅，连接隧道及地面设施。由于毗邻核电站，地下洞室爆破施工须严格控制，其爆破振动参数的确定经过设计初算、爆破试验和施工监测修正，最终使爆破振动控制在限值之内。

1工程概况

中微子实验站修建于大亚湾核电站以及岭澳核电站的北部山中，围岩为坚硬完整的燕山期中细粒花岗岩和较软弱粉砂岩。根据工程布置，与大亚湾核电站水平距离最近的是1号试验厅，距离360m。与岭澳二期核电站水平距离最近的是2号试验厅，距离500m。施工隧道为地下洞室的施工通道，其进口与大亚湾核电站水平距离为540m，与岭澳一期核电站水平距离为590m，该处也最先施工，因此爆破试验地点选择在施工隧洞进口附近的采石场。

核电站运营单位提出的振动安全控制标准的主要控制点为：大亚湾核电站核岛，振动加速度不超过0.01g；岭澳核电站TB厂房，振动速度不超过0.2cm/s；北区变电站，振动速度不超过0.5cm/s。

2参数初算

2.1振动速度

根据《爆破安全规程》(GB 6722—2014)，质点振动最大速度表达式为：

(1)

式中Q——炸药量，kg；

R——测点距爆源中心距离，m；

V——质点振动最大速度，cm/s；

K、α——与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，一般通过现场试验确定，无试验资料时，可从规程规定的表格选取(见表1)。

表1　爆区不同岩性的K、α值

由于还没进行现场爆破试验，根据爆破点至被保护对象间地形地质情况，结合已建工程附近爆破振动监测成果，施工隧道进口开挖选取K=200、α=1.5，试验厅地下爆破开挖取K=100、α=1.3。振动速度计算成果见表2。爆破位置不同，计算所得最小分段装药量也不一样。

2.2振动加速度

式(1)为萨道夫斯基公式，为爆破工程中普遍采用。对于爆破震动的质点振动最大加速度计算同样适用，只是式中的K、α系数不同，应通过试验确定。根据岭澳核电站二期工程基础爆破开挖资料，回归得到的震动衰减关系如下：

(2)

式中aV——垂直向峰值加速度，g；

aH——水平向峰值加速度，g；

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Q——爆破药量(分段爆破取最大段药量)，kg；

R——爆源距，m。

根据以上公式进行初算。振动加速度计算成果见表2。

表2　施工爆破地震安全计算成果

3爆破试验

3.1试验布设

上述初步计算的振动控制参数，由于K、α系数是根据岩性因素来确定的，而且爆破安全规程中给定的K、α值范围也较大，具有主观性。为确定场地爆破振动衰减规律，作为爆破施工方案的依据，中国科学院武汉岩土力学研究所进行了爆破试验。

共进行5次爆破试验，药量分别为20kg、 30kg、10kg、35kg和40kg。根据爆破试验振动监测结果，与核电安全有关的9个测点的控制参数均远小于要求阀值。

3.2参数确定

试验表明，两条测线的加速度及速度的衰减规律相同。将两条测线上所有测点综合回归分析，得到场区爆破振动衰减规律。

(3)

式中VV——垂直向峰值速度，cm/s；

VH——水平向峰值速度，cm/s；

其他参数意义同前。

爆破试验区域在施工隧道进口附近，故试验所回归的爆破振动衰减规律可以用于制定隧道施工初期的爆破设计。但随着施工的进展，爆破距离发生改变，振动衰减规律将表现出差异性。因此在施工过程中加强有关控制点的监测，进一步分析爆破振动衰减规律，优化爆破设计方案。

4施工爆破控制

4.1施工验证

根据试验确定的参数，施工首次爆破为施工隧道进口，采用台阶爆破法，下台阶周边孔孔深为1.2m，掏槽孔孔深为2.0m，单段最大装药量为9.45kg，总装药量为16.8kg。根据爆破监测结果，首次爆破时核岛的振动加速度最大值为0.00175g，占安全阀值0.01g的17.5%，其他部位振动速度的最大值为0.122cm/s，占安全阀值的8.13%，爆破满足安全要求。

由于分段爆破药量小，导致隧道施工进度慢，随后逐步加大了单段装药量和总装药量，至第23次爆破，最大单段装药量和总装药量分别增加至21.6kg和99kg，单段最大装药量稍大于试验时20kg的最小装药量，监测到核岛的振动加速度最大值为0.00463g，占安全阀值的46.3%，其他部位振动速度的最大值为0.268cm/s，占安全阀值的17.86%。此时的装药量满足全断面爆破施工要求，工程进入正常施工状态。

4.2施工爆破分析

根据前23次爆破的监测数据，根据施工的药量、爆源距、振动数据等进行回归分析，回归计算的振动加速度公式与前期的爆破试验相同，振动速度公式略有不同。在施工过程中根据回归公式进行爆破设计，既可以满足爆破振动控制要求，又可适当增加装药量，满足施工进度要求。

5结语

大亚湾中微子实验站工程的爆破振动控制参数的确定经历了设计初算、试验确定和施工修正的过程，其核心是工程上广泛采用的萨道夫斯基公式，而爆破试验是确定参数的必要手段。该工程爆破振动参数的确定，可供相似工程参考。

参考文献

[1]GB 6722—2014爆破安全规程[S].北京：中国标准出版社,2004.

[2]黄河勘测规划设计有限公司.大亚湾反应堆中微子实验站建设配套工程初步设计报告[R].郑州：黄河勘测规划设计有限公司,2007：119.

[3]中国科学院武汉岩土力学研究所.大亚湾反应堆中微子试验站土建配套工程爆破试验振动监测总结报告[R].武汉：中国科学院武汉岩土力学研究所,2007：19.

[4]王志刚，莫振泽，孙建.洞室爆破施工振动控制技术措施的研究.河南水利与南水北调[J].2009(2)：47.

Determination of underground cavern blasting vibration control parameters

SUN Penghui, ZHENG Yu, SONG Shuangjie

(YellowRiverSurveyPlanningandDesignCo.,Ltd.,Zhengzhou450003,China)

Abstract:Daya Bay Neutrino Experiment Station Project is adjacent to nuclear plant. Its underground cavern blasting construction should be strictly controlled. The determination of blasting vibration parameters go through the process of design and initial calculation, blasting test and initial construction monitoring. Parameters by regression analysis are used for blasting vibration control, thereby meeting the requirements of vibration control safety threshold value.

Key words:blasting; vibration; parameters; analysis

DOI:10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2015.11.017

中图分类号：TV542

文献标识码：B

文章编号：1673-8241(2015)11-0054-03