水下和陸上減震孔措施在爆破工程中的應用

龔正春

摘要：工程地震爆破效應是工程爆破產生的主要危害之一，如何保證爆破區周圍建筑物及基礎設施，確保炸礁區鄰岸及周邊建（構）筑物的安全，對鉆孔爆破產生的地震波有害效應的控制是必須的，同時也是地震波傳遞的重要保障。合理地布置和利用減震孔，科學地選擇鉆孔位置和布孔方式，并結合測振儀器全面地評價監測結果，對工程爆破施工和爆破工藝的調整，有效地指導鉆孔爆破施工，規避工程風險，確保工程的順利實施起到了重要指導作用，根據實測結果和數值的分析，評價了在工程爆破中對右岸民房的影響，論述了爆破震動的強度，減少了震動效應的措施。

關鍵詞：減震孔措施；鉆孔爆破；地震效應；振動監1；工程概況

中圖分類號：U445.6文獻標識碼：A文章編號：2095-3178（2018）19-0385-02

1.1工程位置及地質狀況

長江航道重慶維護疏浚船舶基地建設工程在重慶市南岸區峽口

鎮境內，位于銅鑼峽水道右岸牛耳沱處，與郭家沱隔江相望，上距朝天門約17.4km，航道里程642～642.5km。

根據地質勘察資料，本炸礁工程涉及的巖土主要為砂巖和泥巖，巖層呈單斜狀產出，層間結構一般，屬硬性結構面，場區內無斷層及構造破碎帶，裂隙較發育，地質構造相對簡單，完整性較好，均須采用鉆孔爆破方式破碎巖體。

1.2周邊環境

該整治區域周邊環境復雜，下游100米～150米處有漁船停泊

點和砂碼頭，右岸靠近施工區有較多民房、在建碼頭等建筑設施。炸礁區離右岸民房最近約33米、同時施工區有一大石梁延伸至民房所在區域，周邊環境復雜、所屬地區為重點保護敏感地帶。重點保護對象為右岸施工區附近的居民房和在建碼頭的基礎設施。附近居民房主要分布在右岸靠近施工區，寬度約33至150m范圍內，房屋為2～4層的磚混結構，內側還有少量土木結構，這是重點監測對象。

1.3有害效應分析

從爆破震動傳播方式來看，巖石爆破主要是沖擊應力波和爆破

氣體作用破碎形成震動傳播。沖擊波的傳播過程分為三個作用區。一是沖擊波作用區，離爆源約3～7倍藥包半徑范圍內；二是應力波作用區，范圍可達到120～150倍藥包半徑的距離；三是彈性振動區，

只能引起巖石質點作彈性振動，不使巖石產生破壞。爆破應力波及其作用范圍如圖1：

圖1爆破應力波及作用范圍圖

通過鉆孔爆破方案及減震孔措施要求、地震波監測，合理布置

減震孔位置和鉆孔、使地震波監測數據控制在《爆破安全規程》規定的允許值范圍內、使建（構）筑物均處于彈性振動區，主要有害效應為地震波的傳遞。

2鉆孔爆破方案設計措施

2.1減震孔工藝流程

本工程地處牛耳沱碼頭船舶基地敏感地帶，周邊建構筑物較密集，且距炸礁區較近；港池爆破施工水深約5-12m；為降低爆破震動對周邊環境的影響，在水下3-6斷面位置設置減震孔，同時為進一步的衰減震動速度，在相同的斷面位置距水下減震孔位置20米處布置陸上減震孔，確保工程安全、高效推進施工正常進行，故采用水下和陸上減震孔作業，工藝流程圖如2陸上減震孔工藝流程如圖3。

2.2減震孔布置方式和施工方法

（1）水下減震孔位置選定

牛耳沱碼頭港池爆破由于地形復雜、所處位置特殊，炸礁區施

工均由河心往岸一側逐排、所以對選定減震孔位置是關鍵，而施工區附近民房是本次爆破保護和監測的重點，根據此情況在水下減

震孔位置選取在3-6斷面施工區外5米處，設置兩排、三個船次、排距不大于1米、孔距不大于0.3米、炮孔直徑：110mm，總長度約60米，自下而上逐個鉆孔展布，孔位按梅花形布置，為保證施工質量，鉆孔前要仔細的校核施工水位，認真計算水深，精準的算出鉆孔的深度，同時要復核應鉆孔深和實際孔深，確認減震孔深度大于設計爆破鉆孔深度，在鉆孔的過程中，要檢查船位有無變化和孔距是否符合要求，一旦發現孔位和船位發生了變化，要立

即進行糾正，重新調整船位后進行補鉆和補孔，不然就會影響減震孔在施工中的作用。

（2）陸上減震孔位置選定

根據炸礁區周邊的實際情況，按照常規和以往多年的施工經驗，

只在水下位置打減震孔還不足以保障降低爆破震動的要求，由于在炸礁區6-10斷面還有一個大石梁（俗稱避風石）與施工區附近民房連成一線，形成一個較近的爆破體，所以實際地形的復雜性決定著要在陸上在設置兩排減震孔，形成一個減震帶，達到二次衰減降低震動的有效辦法，經過認真分析和實際地理位置確定，陸上減震孔位置相距水下減震孔位置20米，與水下減震孔平行布置，處在同一斷面，施工設備：陸上行走鉆機，炮孔直徑：110mm、鉆孔間距不大于0.3米、鉆孔排距不大于1米，總長度80米，炮孔呈梅花形交錯布置。為保證施工質量，鉆孔前利用挖機在指定位置修整道路，為行走鉆機方便施工鉆孔，在每個鉆孔位置確認孔口高程，計算出鉆孔深度，在鉆孔的過程中要進行反復的沖洗，確認孔壁完好，并用覆蓋物進行遮擋，防止其他異物回填到孔內影響孔的質量，陸上鉆孔比起水下鉆孔要容易些，施工中更能保證鉆孔的質量，在鉆孔中要認真復核鉆孔深度，確認減震孔深度大于設計爆破深度，孔位布置嚴格按要求進行，一旦發現地質或其他原因要立即進行糾正重新補孔，確保減震孔在爆破施工中的重要作用，減震孔位置示意圖如圖4所示。

3現場實測分析

牛耳沱碼頭港池爆破及開挖工程施工區附近民房為主要保護對

象，為研究爆破地震波傳播過程中衰變規律和對施工區附近民房產生的破壞效應，并在減震孔前后設置布置監測點進行比對。

本工程采用水下鉆孔爆破方法進行施工，考慮到炸礁區位置的特殊性、水文條件和地質條件的復雜性，因此選擇一套適用于本工程的監測系統確保周邊建（構）筑物的安全。根據現場特點，需要采用體積小、重量輕、便于攜帶的多點監測設備，故采用USB-3850爆破測試系統。

3.1系統布置

針對炸礁區周邊民房較近的特點和監測要求，同時檢驗減震孔

形成的減震帶（溝）對地震波的衰減值，本工程采用在減震孔前后不同區域多點多次監測，每次監測根據周邊不同房屋位置布設爆破振動監測點。監測點布設于陸上減震孔前后、測點均布設在平整、干凈的砼地基或基巖面上，用黃油固結好速度傳感器。

3.2監測信息，

根據監測設計方案進行多次爆破振動的監測，取多組振動數據。

典型質點波形圖如5所示。

圖5典型質點波形圖

從振動響應方面分析，不同地基的結構物有不同的固有頻率，

考慮到共振效應，振動響應包括頻率參數。綜合考慮爆破地震波的強度、頻譜、作用時間的影響，建立以質點振動速度峰值為主、頻譜和作用時間為輔的多參數分析，統計匯總最大爆破振動速度。

3.3爆破振動監測結果與評價

從爆破振動測試和驗算的結果可知，通過在水下和陸上兩處位

置設置減震孔是可行和合理的，爆破的衰減值達到了預期的效果，監測得知其爆破振動對周圍建筑物的影響微小。

根據GB6722-2014《爆破安全規程》第6.2條爆破振動安全距離的要求和爆破振動驗算結果表明：本工程水下鉆孔爆破距離最近的建（構）筑物最大振動速度分別為0.38cm/s；當水平距離在75m時爆破振動速度已衰減至0.25cm/s，隨著水平距離的增加，爆破振動值隨之衰減加快。從上述數據可知，本水下鉆孔爆破由于地形和地質的特殊性，施工區局部地方在爆破時對最近的民房會有輕微的振動，其爆破振動速度均在安全規范允許的范圍之內，同時運用科學的布孔方式、合理的利用爆破參數，不會給炸礁區周邊的居民房屋建筑物產生危害。

4結束語

牛耳沱碼頭港池爆破及開挖工程水下鉆孔爆破正在有序向前推

進，減震孔的設置在本工程中的運用得到了充分的展現，運用GPS對現場周邊建（構）筑物進行測量繪圖，并根據建（構）筑物的結構及其與爆破點的距離分析設定監測點，精心設計爆破方案，采用科學合理的爆破參數、起爆網路，使建（構）筑物的振動速度值控制在相關規范允許值范圍內，確保了兩岸居民房等建（構）筑物的安全。對于類似水下鉆孔爆破工程的爆破設計及爆破地震波監測具有參考價值。

參考文獻

[1]《水運工程爆破技術規范》[M].（JTS204-2008）；

[2]《爆破安全規程》[M]（GB6722-2014）

[3]爆破減震實例探討[J].爆破器材；

[4]汪旭光等.爆破設計與施工[M].冶金工業出版社.