爆破振动对周边建筑物的影响和分析

吴 波，朱靖林，2

（1.云南建投第一勘察设计有限公司，云南 昆明 650102；2.云南昊昇工程检测技术有限公司，云南 昆明 650102）

0 引言

在城区进行工程爆破时，对周边房屋造成影响的几率非常大，为此产生的诉讼纠纷案件也逐渐增多。为了解决并减少该类纠纷，本文研究了爆破振动对相邻房屋影响分析，一方面为类似爆破施工具有指导意义；另一方面为此类诉讼案件的解决提供公正、客观、准确的参考依据。

爆破施工对房屋造成破坏的基本原理是爆破中释放的能量转为冲击波和地震波，再通过介质的传播，从爆源到达受损房屋，使房屋基础和上部结构发生冲击和振动而产生破坏。

1 爆破振动影响因素

爆破振动对周边房屋影响比较复杂，振动频率、振动持续时间、频次和爆破地震波的叠加等是影响周边房屋的主要因素。当爆破地震波的频率越接近房屋自振频率，爆破振动对房屋的影响也越大；爆破质点速度小于安全振动速度时，一般对房屋不会造成损坏；当质点振动速度不小于安全振动速度时，房屋会因此出现疲劳损伤；对爆破地震波进行傅立叶理论分析可知，在两个波形相互叠加的相位相差为T时，叠加后的幅值也就最大，对房屋的影响也就最大。

2 爆破振动破坏机理

2.1 砌体结构

史秀志等［1］作者的研究结果表明，砌体结构房屋爆破振动破坏机理主要包括冲击振动破坏、振动破坏、累计振动荷载。冲击振动破坏是指在爆源附近，砌体房屋所受到地震作用一般由爆炸应力波、高频地震波、爆炸风冲击综合引起的破坏；振动破坏是指砌体房屋受低频长周期的地震波作用，房屋主频接近结构自振频率，结构所产生的局部和整体振动效应，由地震惯性力产生的剪力作用于墙体而引起房屋的振动破坏；累计振动荷载是指房屋在反复大量受震作用下，由最大荷载和重复循环效应联合作用引起房屋破坏。

2.2 框架结构

根据爆破理论及代树红等［2］作者的研究成果，框架结构房屋填充墙和结构主体在固有频率上存在差异性是导致框架结构在爆破地震波作用下沿填充墙和结构主体出现开裂的主要原因。减小填充墙和结构主体在固有频率上的差异性，能够有效减弱填充墙的振动强度；加强填充墙和结构主体在梁、柱、板的粘结性能，能够减小填充墙在爆破地震波作用下沿同建筑框架的接触面发生开裂或脱离的危险性。

3 工程实例

3.1 工程概况

本工程为某县城一处加油站，其中站房为两层砌体结构，辅房为单层砌体结构，加油区下部为混凝土柱，上部为网架。与其相邻是一处待建场地，施工单位在场地平整过程中采用了露天爆破的方式进行岩石爆破。加油站业主认为施工单位的爆破施工对其房屋造成了影响，导致基础和主体部分出现开裂等损害，双方因此产生纠纷。为解决纠纷，需对加油站房屋受损是否与施工单位爆破施工存在因果关系等事项进行检测鉴定。

因施工单位爆破施工已经完成，不具备现场测试相关振动参数的条件，因此仅能从爆破施工方案等相关资料入手，结合相关标准规范和现场实际检测结果进行综合分析，给出检测鉴定结论。加油站与爆破区位置关系如图 1 所示，现场位置关系如图 2 所示。

图1 加油站与爆区位置关系（单位：m）

图2 现场位置关系

3.2 影响分析

3.2.1 安全允许距离［3］

根据现行国家标准 GB 6722－2014《爆破安全规程》的规定，炮孔直径小于或等于 50 mm，深度小于或等于 5 m 的爆破作业为浅孔爆破。根据爆破施工方案，该项目采用的爆破方式为浅孔爆破，f=40～100 Hz。国家标准 GB 6722－2014《爆破安全规程》中爆破振动安全允许距离R的计算公式如式（1）所示。

式中：R为爆破振动安全允许距离，m；Q为炸药量，kg；V为保护对象所在地安全允许质点振速，cm/s，按表 1 选取；K、α为与爆破点至对象间的地形及地质条件有关的系数和衰减指数，按表 2 选取。

表1 爆区振动安全允许标准

表2 爆区不同岩性的 K、α 值

根据爆破施工方案中的炸药量Q，依据现行国家标准 GB 6722－2014《爆破安全规程》得到了爆区不同岩性α及安全允许质点振速V。根据地质勘察报告：岩石为中风化片岩，并结合现场实际情况，K取 250，将其带入式（1）计算出爆破振动安全允许距离R，结果如表 3 所示。

计算结果表明，爆区振动安全允许距离R范围为15.87～30.37 m，从加油站的平面图可以看出，加油站站房和加油区处在爆区振动安全允许距离之内，辅房则在安全允许范围之外。

表3 振动安全允许距离计算结果

3.2.2 空气冲击波超压值［3］

现行国家标准 GB 6722－2014《爆破安全规程》中规定应核算不同保护对象所承受的空气冲击波超压值，采用式（2）进行计算，计算得到 10 个爆破点的 ΔP值如表 4 所示。

表4 空气冲击波超压值

从表 4 可知，空气冲击波超压值范围为 0.14×105～0.31×105Pa。根据国家标准，超压值为0.09×105～0.25×105Pa，对建筑物造成轻度破坏；超压值为 0.25×105～0.40×105Pa，对建筑物造成中度破坏。显然，2# 和 3# 爆破点已对房屋造成了中度破坏，其余爆破点对房屋造成了轻度破坏。

3.2.3 水平位移

根据现行行业标准 JGJ 8－2016《建筑变形测量规范》［4］对房屋进行水平位移观测，检测结果如表 5 所示。根据现行国家标准 GB 50007－2011《建筑地基基础设计规范》［5］计算得出，辅房的允许水平位移为 10.5 mm；站房的允许水平位移为 28.9 mm；加油区的允许水平位移为 31.6 mm。

表5 水平位移检测结果

水平位移观测结果表明，离爆破点较近的站房和加油区的水平位移均超出允许范围；相对较远的辅房水平位移在允许范围内。

3.2.4 裂缝

根据现行国家推荐标准 GB/T 50344－2019《建筑结构检测技术标准》［6］对房屋裂缝检测检测，检测结果为：站房窗玻璃被震碎，墙体多处开裂，最大裂缝宽度 16 mm；加油区混凝土柱未见明显裂缝，上部网架彩钢瓦局部脱落；辅房踢脚线贴砖部分掉落，少量墙体出现裂缝，最大裂缝宽度 1.5 mm。

4 结论

1）现场检测鉴定结果表明，施工单位爆破振动对周边加油站建筑物造成了一定的影响。

2）爆破振动对周边建筑物的影响与爆破方式、药量、地质情况、距离、周边建筑物的结构形式等多种因素有关，爆破施工前应予以充分的调查研究，并采取有效的防范措施。

3）为了避免产生纠纷，建议类似项目在爆破施工前，对周边建筑物进行保全鉴定，必要时建立监测系统，确保周边建筑物的安全。Q