航道水下爆破炸礁对周边建筑物的影响分析

2020-09-08王丹

黑龙江交通科技 2020年8期

王丹

(云南港航航道养护公司，云南昆明 650051)

1 工程概况

1.1 工程简介

该航道位于澜沧江流域，澜沧江是中国通往东南亚国家最为便捷的运输通道。在航道沿江左岸位置存在突出基岩，受其影响，该航段航道弯曲半径为220 m，五级航道弯曲半径为300 m，因此该航段航道弯曲半径达不到五级航道标准，在船舶转弯时易触碰岸边礁石引起船舶触礁等危险情况，对船舶安全通行构成严重威胁。因此，为保证该航段航道通航安全，主要采用挖泥船1艘、泥驳船2艘、钻机船1艘及其它辅助船舶，进行移船定位后进行水下钻孔，而后实施水下爆破作业，清渣采用挖泥船上的挖掘机进行水下清挖。增加航道弯曲半径，确保船舶安全通行，本次水下炸礁作业量为：4 332.6 m3。

1.1 爆破参数设计

本次炸礁爆破使用1#岩石乳化炸药，直径为φ32 mm，钻凿垂直或微倾斜炮孔(倾角大于70°)，交错布置炮孔，靠近礁区边坡水上部分的炮孔不能钻到边坡内，孔底距边坡0.2～0.3 m；水下部分孔底距边坡-0.1～-0.2 m。由于炸礁爆破时靠近临近房屋需要采用分台爆破，炮孔深度为1.5～5.5 m，水下钻孔装药时，必须加套管，起爆药包加牵引绳。

台阶爆破单孔装药量如下公式(1)所示

Qd=qV=qabh

(1)

式中q为松动爆破岩石的单位耗药量，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炮孔间距m；b炮孔排距m；h爆破台阶高度m；h=Ht+Hy-Hc，V单孔爆破的岩石体积，m3；Qd单孔装药量，kg；炮孔间距：1.5～2.0 m；排距：1.2～1.8 m；超深Hc：1.0～1.2 m。

2 测点布置

为全面的研究爆破振动对临近房屋的影响，使用爆破测振仪对建筑物进行现场监测分析，测点布置在房屋底层并使用石膏与地面固定连接。在正式开挖爆破前，先在炸礁区选择适当的位置，钻凿少量的炮孔，进行几次小药量试爆，试爆时在房屋处安放3～4台测振仪进行爆破振动检测，根据试爆的效果和爆破振动检测数据，修改优化爆破设计参数(包括爆破钻孔和装药参数、最大一段起爆炸药量和总起爆炸药量等参数的调整)，以达到安全高效施工的目的。以后每次的正常爆破，也要在需要的位置进行爆破振动监测。

3 现场测试结果及分析

3.1 公式与实测数据的对比

根据前期试爆实验得到测点A-2在不同距离下的竖向振动速度数据，数据如下表所示。爆破距离为30 m时测点A-2的最大振速值为1.52 cm/s，根据爆破安全规程(GB6722-2014)可知对于砖房结构来说此时已经接近安全振速临界值。爆破安全规程如下表1所示。所以爆破过程中要时刻注意房屋的建筑物状态。

由萨道夫斯基公式可得，测点振速与爆心距和药量有关系外还与场地地质、地形条件关系密切，因此为了确定萨道夫斯基的参数需要依据现场振动数据进行最小二乘法拟合得到具体值。萨道夫斯基公式(2)如下所示。

(2)

式中：v为临界速度，Q为最大单段药量。K和α为地形、地质条件有关的系数和衰减指数。

通过对监测数据的回归分析可得K和α。具体计算过程如下所示：首先对公式两边进行取对数，把公式(2)换算为线性公式(3)

(3)

令y=lnv，α=lnk，b=α，则得

y=α+bx

(4)

表1 爆破安全规程

表2 测点A-2竖向振速

通过以上的萨道夫斯基公式可以预测测点A-3和A-1的振动速度，为了证实预测结果的正确性，以测点A-3为依据采用现场测试数据与预测值进行对比。数据如表3所示，随着爆心距的减少振动速度逐渐增加，预测值与实测值大部分较接近，这也间接说明萨道夫斯基公式具有较好的准确性，而造成差异性的原因是由现场爆破过程中场地的复杂性所导致的。

表3 测点A-3竖向振速

3.2 振速分析

为更加全面的分析砖房结构在爆破下的振动特性，选取测点A-1至A-3在爆心距40 m时的历程曲线为研究对象。测点各个方向上的振速随着时间的增加呈现出逐渐衰减的趋势，各个测点竖向方向振速最大，径向次之。在同样的爆心距下测点A-1振速峰值最大为0.69 cm/s，其次为测点A-3位于墙角处。可见窗户为房屋结构最薄弱部位，易产生裂缝。