城市地下工程爆破震动控制技术措施研究

林舟 温敏健 沈顺平

摘  要：在现代城市化发展进程不断加快的背景下，我国可供使用的城市空间越来越有限，而积极开发利用地下空间就能有效解决这一问题，通过修建地铁、地下通道等方式来拓展城市使用空间。基于此，本文通过福州市危险废物综合处置项目，结合爆破震动机理，提出了科学可行的城市地下工程爆破震动控制技术措施，旨在结合城市地下工程的实际建设情况选择具有针对性的爆破震动控制技术，切实提高城市地下工程爆破震动的控制效果。

关键词：城市地下工程;爆破震动;控制技术措施

引言：在城市地下工程建设过程中经常需要用到爆破开挖施工的方法，这种方法尽管有着显著的经济适用性和高效便捷性，但城市地下工程爆破过程中产生的震动效应很可能破坏周边建筑物或管线，严重时还可能对居民的日常生产生活带来一定的不便。基于此，在未来发展趋势中应将重心放在爆破震动控制技术措施的研发上，使其在城市化发展进程和地下工程建设中体现出明显的技术优势。

一、爆破震动机理

爆破震动指炸药爆炸后产生的震动波会在介质中传播，并且炸药爆炸后会在其周边10～15R以内形成一个冲击波，使得该区域内的介质受到炸药爆炸形成的高温高压气体影响出现粉碎的情况。当冲击波的覆盖范围超出10～15R时，其就会逐渐弱化为应力波，使得该区域内的介质被应力波粉碎。当区域介质受到冲击的范围扩大到400～500R后，应力波又会进一步衰减为弹性波，使得该区域中的介质受到弹性振动的影响，但不会被粉碎，而这种弹性波就是所谓的爆破震动波。爆破震动波扩散到地表后就会形成地表震动，也就是常见的爆破震动现象。

二、城市地下工程爆破震动控制技术措施

1.控制单段起爆药量

经大量实践研究表明，城市地下工程爆破震动主要与单段药量或最大单段爆炸药量的控制有关，而爆破距离与岩石地质条件也会对爆破震动造成一定的影响。实际上爆破震动的速度和剂量之间呈比例关系，其与距离呈反比关系。距离与地质条件本质上属于客观因素，很难或根本不会被人为因素改变，因此只有严格把控爆破药量才能抑制爆破震动现象的发生。不断延长爆破网络爆炸的时间，还可以将爆炸分解成多个延迟爆炸，从整体上降低爆炸震动带来的负面影响，这也是利用单段起爆药量或最大单段起爆药量控制爆破震动的重要举措。

2.控制起爆顺序与延期时间

微差爆破的机理在于把控起爆顺序与延期时间，使得后序炮孔处于相对自由的爆破面中，同时有效增强炮孔暴落岩石之间的撞击力度，起到良好的爆破效果的同时减少爆破震动波峰叠加带来的危害效应。最重要的是，科学控制毫秒延期时间间隔，还有助于避免爆破震动波不断叠加，最大限度地减轻爆破震动带来的负面影响，而高精度电子延期雷管还可以用于精准控制爆震时间。尽管延期雷管可以采用分段爆破的方式将大药量分解为小药量，使得爆破震动效果从大变小，但爆破震动波的相互作用同样会带来不同程度的影響。当爆破间隔Δt超出爆破震动波周期T的三倍时，爆破震动波之间就不会相互影响。若Δt小于或等于3T，爆破震动波就会相互影响。经数据调查研究表明，当爆破间隔Δt=nT，且n为整数时，爆破震动波就会处于不断叠加的状态，爆破震动也会随之不断扩大。当n=1/2、3/2、5/2...时，爆破震动波之间就会相互影响、相互干扰，使得爆破震动效果也随之不断减弱。基于此，严格把控起爆时间间隔可以从根本上防止爆破震动波叠加，或者最大限度地减轻爆破震动效应。

3.选择适合的挖槽方式

经工程试验研究表明，掏槽爆破方式产生的震动效果最显著，而引起这一现象的根本原因在于掏槽爆破的临空面少，破碎岩石做功产生的爆破能量大多以震动的形式出现，这意味着只有选择适合的掏槽形式才能达到控制爆破震动的目的。在城市地下工程建设过程中普遍以斜眼掏槽、直眼掏槽这两种形式为主，而楔形掏槽则是一种常见的斜眼掏槽形式，具有掏槽体积大、效果显著、易抛出岩石的优点。但在岩石夹制作用的影响下会产生过大的震动效应。因此，可以选择复式楔形掏槽来避免这方面的问题，使得单段起爆药量逐渐减少，利用爆破后的内侧掏槽眼为外侧掏槽提供爆破临空面，以此达到减轻爆破震动的目的。实际上复式楔形掏槽分级与爆破震动的大小之间还存在密切的关联。

4.采用孔内间隔装药爆破技术

在雷管段别的限制作用下很难实现大规模微差爆破，但利用孔外延期爆破技术就能有效拓展单次微差爆破规模。实际上孔外延期主要用于划分单次起爆炮孔，使得每组孔中都有着相同或不同段的雷管，而组与组之间也可以通过不同段雷管并联的方式达到起爆的目的。在孔外延期爆破网络运行过程中，还需要避免孔外延期雷管与孔内雷管之间的连线遭到飞石的破坏。与此同时，孔内分级爆破技术指在单个炮孔内设置两个或两个以上段别雷管的一项技术手段，当孔口到孔底雷管段数不断增大时，炮孔就会在起爆过程中从外向内分级爆破。孔内分级爆破技术不但能控制单孔装药及单段起爆药量，还能在保证震动效果的同时不断扩大开挖进尺。在此过程中，应将孔内装药间隔L控制在炸药殉爆距离之外，从而有效避免炸药出现殉爆的情况。

三、结语

在城市地下工程实际建设过程中，通常需要用到八种可行的爆破震动控制技术措施，但城市地下工程爆破施工极容易受到现场环境、人为操作等影响因素的干扰，需要结合实际施工情况有针对性地采取适合的爆破震动控制技术，并在施工中做好技术创新工作，积极研发全新的爆破震动控制技术措施，使得城市地下工程爆破震动控制技术升级到更高层次。

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项目名称：福州市危险废物综合处置项目60B3D286-45BD-45E0-A708-8AFC591F72C3