來賓至桂平2000 噸級航道水下控制爆破施工減震方法

王杰

（廣西新港灣工程有限公司，廣西 南寧 530000）

1 項目概況

來賓至桂平2000 噸級航道工程，航道起于來賓港興賓港區賓港作業區，終于桂平兩江匯流口，整治里程193.9 公里，按內河2000 噸級雙線航道通航標準建設，通航保證率為98%，主要建設內容包括：陸上炸石、疏浚、炸礁、助導航、環保及相關配套工程。其中，№1 標段主要包括對紅水河0K+000～14K+500 河段中丫羅坪、牛眼泡、吊狗笪、磨東流角、崩步角險灘進行陸上炸石、水下炸礁、陸上控制爆破、水下控制爆破、陸上液壓破碎、水下液壓破碎。來桂№1 標施工平面布置圖見圖1。

圖1 施工平面布置圖

來桂№1 標段項目位于市區，距離保護的建筑物較近，需要特別注意爆破對建筑物的震動影響，針對本項目的情況，對距離橋梁保護區距離180m 范圍內，采用液壓破碎，在180m～300m 范圍內，使用水下控制爆破施工工藝。本標段水下控制爆破施工主要集中在崩步角（來賓大橋）和磨東流角（來華大橋），其中崩步角水下控制爆破6 萬方、磨東流角水下控制爆破7.5 萬方，共計13.5 萬方，崩步角和磨東流角爆破作業灘點周邊環境詳見表1。

表1 崩步角和磨東流角爆破作業灘點周邊環境匯總表

2 爆破參數設置

炸礁施工巖質為中風化石灰巖，結合以往水下爆破施工經驗，可采用100 型潛孔鉆機炸礁船施工。

2.1 一般爆破參數設置

（1）臺階高度：本項目各個灘點厚薄不一，施工礁盤部分區域爆破厚度約2m，個別區域厚度達8m，平均厚度約5m，可一次進鉆至設計深度。

（2）鉆孔形式：垂直鉆孔；

（3）布孔方式：梅花形布孔；炮孔直徑：D=100mm；

（4）藥卷直徑：d=90mm，藥卷長度400mm，每節藥卷重量3kg；

（5）孔距：根據經驗，孔距a=（20～30）D，本項目孔距取a=2.5m；

（6）排距：根據經驗，排距b=（0.8～1.2）a，本項目排距取b=2.3m；

（7）鉆孔超 深：根據試 爆效果情況，取H0=1.5m；

（8）炮孔填塞長度：L ＞0.5m；

（9）單孔裝藥量，根據《水運爆破技術規范》(JTS 204-2008)[1]單孔裝藥量公式進行計算。

式中：Q—單孔裝藥量(kg)；

q0—單位炸藥消耗量(kg/m3)；

a—炮孔間距(m)；

b—炮孔排距(m)；

H0—爆破巖層厚度(m)。

根據《水運工程爆破技術規范》(JTS 204-2008)[1]查表，中風化巖單耗q0=1.72kg/m3；考慮炸藥換算指數e，2 號巖石乳化炸藥的e=320/260=1.23，所以q0=1.72×1.23=2.12kg/m3。則Q=q0baH0=2.12×2.5×2.3×H0=12.19H0，根據實際情況，考慮裝藥量必須達到鉆孔深度的67%～75%左右，藥卷規格及便于加工等因素，裝藥量計算結果見表2。

表2 孔深和炸藥用量匯總表

由表2 可知，巖層最大厚度為8m，孔深取9.5m，單孔最大裝藥量為48kg。一次起爆3 排18 孔，分6 段延時，一次起爆最大藥量=18×48=864kg，最大單段藥量為144kg。

2.2 控制爆破參數設置

水下控制爆破施工工藝與一般爆破工藝基本一致，為了有效降低爆破振動對橋梁及建筑的影響，采取以下措施降低爆破振動：

（1）控制爆破區域采用控制用藥量及爆破規模、少量多次，分層爆破的方法，分層爆破至設計底標高，每層爆破厚度取2m。

（2）采用工業數碼電子雷管起爆，進行精確延時控制，降低串段的可能，實現逐孔起爆技術，根據經驗，確定孔與孔之間的延時為50ms。

（3）網絡連接方式：使用串聯逐孔起爆技術，每孔裝入一發工業數碼電子雷管，每次起爆5排，每排6孔。爆破網路連接使用供電傳爆母線上的快速接線夾夾住電子雷管腳線。

（4）起爆方法：使用集中控制器（起爆器）起爆工業數碼電子雷管的起爆網路，起爆網絡及傳爆圖見圖2。

圖2 水下控制爆破起爆網路及傳爆圖

根據表2，水下控制爆破2m 巖層厚度，單孔裝藥量為15kg，一次起爆5 排30 孔，分30 段別，孔與孔之間50ms 延時，一次起爆最大藥量=30×15=450kg，最大單段藥量為15kg。

2.3 爆破振動安全允許距離驗算

根據《水運工程爆破技術規范》（JTS 204-2008）[1]公式計算建筑物的爆破地震安全振動速度，計算公式如下：

式中：R——爆破振動安全允許距離（m）；

K——與爆破點至計算保護對象間地形、地質條件有關的系數；

V——保護對象所在地質點振動安全允許速度（cm/s）；

Q——炸藥量（kg），齊發爆破為總藥量，延時爆破為最大一段藥量；

α——衰減指數

根據《爆破安全規程》（GB 6722-2014）[2]規定爆破振動安全允許標準，對磨東流角灘點橋區作為爆破振動的校核點。保護區的爆破震動速度安全允許值參考“工業和商業建筑物”V 取3.5cm/s，參考上述資料，取K ＝200，a ＝1.8，Q=15kg，可以計算出安全允許距離如下：

水下控制爆破區距“來華大橋”最近距離為263m，該距離大于振動安全允許距離23.52m，因此，按照設定爆破參數實施的水下控制爆破產生的振動，對“來華大橋”的影響是在安全允許范圍內。

3 爆破震動檢測及分析

為了有效監控爆破震動對周圍建筑物的影響，施工期間委托第三方檢測機構在對本工程爆破施工進行爆破震動檢測，通過檢測爆破作業時產生的振動速度和頻率大小，分析其對附近建筑物的影響程度。

2021 年06 月01 日至07 日05 日期間采用爆破測振儀在來賓至桂平2000 噸級航道工程施工No1 標段爆破工程項目崩步角和磨東流角距離爆區較近的8 處重要建筑物地基上各布置1 個測點，共布置8 處檢測點，具體布點位置見表3。8 處檢測點采用三向速度傳感器、TC-4850 爆破測振儀和計算機組成的爆破振動速度測量系統，記錄爆破時水平徑向X、水平切向Y 和垂直方向Z 的爆破振動信號，采用專業測試分析軟件對爆破振動信號進行分析，獲得每個測點三向爆破質點峰值振動速度和主振頻率等爆破振動參數。

表3 采用奧維地圖等獲得的爆破點與振動檢測點水平距離

《爆破安全規程》（GB6722-2014）[2]中對一般民用建筑物（10Hz50 Hz）的爆破振動峰值速度進行限定，應選擇2.0～3.0cm/s 標準為安全允許振速。根據爆破安全規程相關規定和類似工程經驗，綜合考慮各方面因素，選擇嚴格的2.0cm/s 的峰值振動速度作為本項目檢測安全允許判斷標準。根據爆破現場檢測采集到的爆破振動數據，各測點出現結果較大爆破振動值如下：

5 號測點地基（距爆破點350m）檢測點06 月07日振動速度為0.41cm/s，頻率為33.61Hz；

5 號測點地基（距爆破點350m）檢測點06 月09日振動速度為0.46cm/s，頻率為37.38Hz；

2 號測點地基（距爆破點250m）檢測點06 月11日振動速度為0.51cm/s，頻率為32.79Hz；

最大值出現在距離爆破點較近的2 號測地基，距離爆破點為250m，振動速度為0.51cm/s，頻率為32.79Hz，檢測結果小于國家對于一般民房建筑物的爆破振動安全允許標準2.0cm/s。由此得出本次爆破作業所產生的振動效應影響在國家標準《爆破安全規程》GB6722-2014 對于一般民房建筑物的安全允許范圍內，按照本階段的爆破參數施工不會對檢測點位置所在的建筑物造成破壞。

4 結論

（1）經過爆破震動檢測結果，本項目控制爆破參數設置合理，有效地控制了爆破對周邊建筑物的影響。

（2）逐孔延時爆破的施工方案，結合電子數碼雷管的毫秒間隔起爆，可以在單次起爆藥量不大量降低的情況下，有效地降低單段起爆藥量，爆破作用良好，且有效降低爆破震動。

（3）爆破振動安全允許距離的驗算，是制定水下控制爆破參數的關鍵參考依據。

（4）爆破檢測手段在爆破項目中的應用至關重要，通過爆破振動檢測，能夠對爆破最大允許藥量與安全距離進行確認，確保施工過程中對爆破施工方案與爆破參數能夠進行及時調整糾偏。