爆破振動衰減規律經驗公式在三峽工程右岸基礎開挖中的應用

楊翔

（中國水利水電第八工程局有限公司砂石公司湖北宜昌　443000）

爆破振動衰減規律經驗公式在三峽工程右岸基礎開挖中的應用

楊翔

（中國水利水電第八工程局有限公司砂石公司湖北宜昌443000）

由水電八局有限公司三峽下岸溪砂石項目部承擔的三峽工程右岸基礎開挖主要施工部位包括：右非2#壩段-右廠24#壩段基礎開挖、安Ⅰ、安Ⅱ工程及尾水渠基礎開挖、右廠壩25#～26#鋼管槽開挖。

爆破振動；質點振速；爆破；孔徑；最大單響藥量；最小安全距離；反向推算

1　施工環境

三峽工程右岸基礎開挖施工區域基巖為灰白色閃云斜長花崗巖和細粒閃長巖，節理裂隙面發育，巖石穩定性差。

施工區域附近需考慮爆破振動安全的部位主要有：右非1#壩段下部的排沙洞、右非3#壩段已澆筑的混凝土體（即高纜后錨墩）、右非3#壩段廊道內的灌漿帷幕、高纜拉索錨固點、RCC混凝土圍堰右接頭點及已形成的巖石邊坡。

對這些部位的爆破振動安全控制問題，業主及監理部門多次以設計通知和監理通知的形式發文反復強調。為了不給三峽工程留下質量隱患，同時又要加快施工進度，應該用科學的方法來指導施工。作為現場施工技術主管，筆者提出采用如下四組公式，對微新巖石區和全強風化區進行的預裂爆破和梯段爆破分別進行反向推算，以便確定合理的最大單響藥量和適宜的爆破范圍。

2　公式內容

微新巖石預裂爆破振動衰減規律公式：

微新巖石梯段爆破振動衰減規律公式：

全強風化巖石預裂爆破振動衰減規律公式：

全強風化巖石梯段爆破振動衰減規律公式：

式中：V垂直、V水平——垂直方向和水平方向上的質點振速（cm/s）；

Q——擬設計的最大單響藥量（kg）；

R——爆區與需進行振動控制的部位之間的最短直線距離，即最小安全距離（m）。

為檢驗公式的通用性，在計算中不引入巖性參數。

在通常的爆破設計中，為控制爆破振動破壞的程度，最大單響藥量都不會很大，即使采用孔間微差爆破，單孔單響，為避免可能的爆破能量疊加，允許的最大單響藥量也不會很大。因此，可選擇的最大單響藥量（Q值）的范圍就相應很小，一般就取單孔最大裝藥量值。

現在，V垂直、V水平已知（即設計允許質點振速），Q值已知，我們就可以推算出兩個R值，取其中較大者。R值的確定，與實際施工中作業面的布置有直接關系。我們知道，在靠近需控制質點振速的部位進行爆破施工時，只能采用手風鉆進行小孔徑、小裝藥量的爆破，既耽誤施工進度，又會增加施工成本。如果我們盡可能擴大大孔徑、大裝藥量的爆破作業的范圍，就能很好地解決上述問題。而R值的確定，為我們在設計規劃中確定工作面的布置提供了依據。

3　應用實例

2002年8月25日，我們要進行▽80～▽72的梯段爆破開挖施工。離施工區不遠是地下排沙洞，洞內正進行混凝土澆筑。我們希望盡可能將工作面安排向排沙洞方向推進，以便爭取將手風鉆工作量壓縮至最小。

進行爆破設計時，我們首先確定已知條件為：①安全質點振動速度PPV≤1.5cm/s；②施工區為微新巖石，設計坡度1：0.72，即設計孔深為9.8m，堵塞2.0m；③CM351鉆機造孔，孔徑φ105，φ70袋裝藥卷裝藥，線裝藥密度4.4kg/m，由于采用單孔單響爆破，可確定最大單響藥量Q=（9.8-2）×4.4=34.3kg。

據此，我們可以利用公式（2）計算推演最小直線距離R值：

取其中較大值，確定最小安全距離為58.2m。然后根據圖紙樁號及高程，我們就可以確定安全的施工區域，如圖1所示。

這個方法將大孔徑爆破的范圍最大化，對于降低施工成本，加快施工進度，提高經濟效益，有非常明顯的效果。對比如表1。

由表1可以看出，采用CM351鉆機鉆孔，每立方米單價可以降低2.44元，降幅達到42%。

4　結論

圖1　

表1　不同孔徑鉆機經濟效益比較表

實際施工過程中，三峽集團業主委托湖北省科技咨詢服務中心水利水電爆破分部承擔進行了多次重點部位（包括微新巖區和全強風化區）典型爆破振動監測和聲波檢測，經動態監測成果分析得出：24次爆破振動安全監測共計210線次實測成果中，96.2%的最大質點振動速度值未超過安全控制標準，表明工程爆破對鋼管槽間隔墩、排沙洞新澆混凝土和右非3#壩段灌漿廊道、拉索錨固點、纜機基礎等部位的振動影響得到有效控制。測試結果都符合《長江三峽水利樞紐右岸24#～26#廠壩基礎開挖及場地平整工程招標文件》（TGP/CT-SXJ-471）有關要求。以上所述的四個經驗公式，特別是微新巖石爆破振動衰減規律公式，可以應用在初期爆破方案的選定、爆破作業面的安排布置、爆破振動影響的預估等方面。由于試驗未引入巖性參數，可以認為公式具有普適性。

TV731.6

A

1673-0038（2015）03-0158-02

2015-1-4

楊翔（1973-），男，工程師，本科，主要從事水電站建設及其相關工作。

施工區相鄰的永久建筑物較多，對爆破振動控制要求極嚴。本文介紹的四個經驗公式，在每次做爆破設計規劃之前，都利用其進行反向推算，得出最優方案后才進行實際施工。經過三峽集團業主多次進行的現場振動監測，所獲實測結果均滿足三峽總公司制定的長江三峽工程標準中有關爆破安全質點振速的要求。