爆破振動有害效應(yīng)的預(yù)防和控制摘要：爆破有害效應(yīng)對建筑物的破壞，主要是通過爆破振動產(chǎn)生的力效應(yīng)和應(yīng)變效應(yīng)作用造成的。為研究工程爆破中爆破振動有害效應(yīng)的產(chǎn)生，減少爆破振動有害效應(yīng)對周圍建筑物和重要設(shè)備設(shè)施的影響和破壞，結(jié)合爆破振動產(chǎn)生的原因、爆破振動特征。從爆破振動的作用機(jī)理原理出發(fā)，針對爆破振動有害效應(yīng)的預(yù)防和控制方法進(jìn)行了研究和探討，提出了減少爆破振動破壞作用的有效措施和方法關(guān)鍵詞：爆破振動；有害效應(yīng)；預(yù)防；控制引言在工程爆破施工中，單個藥卷爆炸后，在以藥卷為中心的一定范圍內(nèi)，巖石的破壞特征隨距離藥卷中心距離的不同而發(fā)生明顯的變化。根據(jù)研究表明，工程爆破中能量的有效利用率僅僅至占炸藥總能量的10%?15%。也就是說炸藥產(chǎn)生的能量僅有一小部分是做了有用功，大部分能量都轉(zhuǎn)化為對藥包周圍介質(zhì)的過度粉碎及產(chǎn)生不利用于人類的有害效應(yīng)。爆破產(chǎn)生的有害效應(yīng)主要包括爆破振動效應(yīng)、爆破飛石、爆破噪聲、有害氣體。其中爆破振動有害效應(yīng)尤為突出，特別是城市淺埋隧道的爆破施工，對周圍居民的影響尤其明顯。因此，如何在達(dá)到工程目的情況下，采取一定的技術(shù)措施，科學(xué)地控制爆破振動有害效應(yīng)，成為了隧道爆破工作者亟需攻克的難題。筆者將依據(jù)精細(xì)爆破的相關(guān)理念，對城市淺埋隧道爆破施工爆破振動有害效應(yīng)進(jìn)行分析，并提出有效的控制措施。爆破震動的產(chǎn)生機(jī)理在巖土介質(zhì)當(dāng)中，炸藥爆炸是一個化學(xué)反應(yīng)，其機(jī)理非常復(fù)雜，另外還會涉及很多物理計算。首先，爆炸的過程中，會產(chǎn)生較大的沖擊力，沖擊荷載會在巖土介質(zhì)當(dāng)中形成壓縮波，這種壓縮波進(jìn)行傳播的過程中會導(dǎo)致液體介質(zhì)出現(xiàn)一定的塑性形變，最終出現(xiàn)破壞，在爆炸周邊產(chǎn)生一個空腔。通過分析發(fā)現(xiàn)空腔形成的過程中主要是爆炸產(chǎn)生的壓縮波，在向外傳播的過程中對液體介質(zhì)產(chǎn)生擠壓造成的，這種壓縮波在爆炸載荷之間有正相關(guān)性。在爆炸的過程中如果在空腔半徑之內(nèi)釋放的能量越大那么會導(dǎo)致該非彈性形變區(qū)半徑也越大，所以非彈性區(qū)大小主要是爆炸能量產(chǎn)生的，也就是其半徑大小最終是由爆炸地震波的強(qiáng)度所決定的。爆破振動的特征1）爆破振動持續(xù)時間短。爆破振動由于受爆破器材的延期起爆控制，爆破釋放能量時間較短，造成形成的波陣短，與天然地震相比，爆破振動時間幾十毫秒或最多幾百毫秒，振動時間都是毫秒級別的，而天然地震都是幾十秒甚至幾分鐘持續(xù)時間較長。2）爆破振動頻率較高。爆破振動的頻率基本在5?500Hz。而天然地震的頻率為0.5?5.0Hz，天然地震的頻率較低，天然地震的振動頻率與一般民用建筑物的固有頻率4?12Hz接近，容易引起建筑共振破壞，破壞力比爆破振動強(qiáng)。3）爆破振動頻率受爆破規(guī)模和爆破類別影響較大。爆破規(guī)模越大，一次爆破炸藥量越大，造成的爆破振動就越接近天然地震，其破壞效果就越大。其次爆破振動頻率還受爆破類別的影響，不同的爆破形式造成的爆破振動效果不同，淺孔爆破或隧道爆破其主振頻率一般為40?100Hz或100Hz以上；深孔爆破的主振頻率為10?60Hz；硐室爆破的主振頻率一般小于20Hz；拆除爆破的主振頻率一般在10?40Hz范圍內(nèi)，而且拆除后的建筑物倒塌墜落產(chǎn)生的振動頻率與建筑物固有頻率十分接近，因此容易造成周圍建筑物破壞，應(yīng)當(dāng)給予重視，采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理。4）爆破振動主振頻率的傳播與介質(zhì)有著密切關(guān)系。介質(zhì)密實(shí)度越大，越堅硬其振動衰減就越少，傳播就越遠(yuǎn)，相反在裂隙很大、巖石分化嚴(yán)重的區(qū)域內(nèi)，其衰減就越厲害，因此可以根據(jù)此現(xiàn)象對爆破振動采取相應(yīng)的控制措施。除以上幾點(diǎn)外，爆破振動還與炸藥的類型、炸藥量、藥包形狀、自由面數(shù)目、爆源遠(yuǎn)近、地質(zhì)條件等有關(guān)，爆破振動影響因素較多且較為復(fù)雜，為了有效的控制爆破振動，需綜合考慮其影響因素，采取有效措施進(jìn)行預(yù)防控制。爆破振動控制方法研究選擇恰當(dāng)?shù)恼ㄋ幏N類不同種類的炸藥，其密度、爆熱、爆速、做功能力和猛度等性能指標(biāo)也不同。而炸藥密度和爆速直接決定了該炸藥波阻抗的大小。理論研究和工程經(jīng)驗(yàn)表明，炸藥的波阻抗越接近爆破介質(zhì)的波阻抗，炸藥爆炸后產(chǎn)生的振動強(qiáng)度越大；炸藥的波阻抗大于爆破介質(zhì)的波阻抗，振動強(qiáng)度也顯著增大，反之，則顯著減小。因此，在保證爆破效果的同時，盡量選擇使用低爆速、低密度的炸藥。這樣可以顯著降低爆破振動速度。隧道爆破施工超前地質(zhì)預(yù)報措施由于爆破區(qū)域地貌復(fù)雜多樣，巖層產(chǎn)狀變化較大，需要超前地質(zhì)預(yù)報。1）超前鉆孔探測。在下一循環(huán)開始施工之前，在掌子面中心打一超前鉆孔，深度為進(jìn)尺的2?3倍，孔徑可用40mm或更大一點(diǎn)的孔徑。以探測掌子面里面的地質(zhì)情況，包括巖石性質(zhì)、是否有弱面和斷層、是否有地下涌水洞穴等。以便下一循環(huán)施工采取必要的安全預(yù)防措施。2）地質(zhì)和支護(hù)狀況觀察。施工時盡量避開雨季，對洞口軟弱圍巖段采用噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)、鋼架、管棚和錨桿聯(lián)合支護(hù)，并輔以小導(dǎo)管等超前支護(hù)。在隧道爆破開挖后，由于圍巖內(nèi)力通過爆破破壞后，會重新形成新的應(yīng)力分布，將引起開挖及支護(hù)面的不斷變形。每次爆破后，應(yīng)及時檢查開挖面的變化狀況，并觀察巖石的節(jié)理走向、圍巖硬度、是否有水及巖溶孔洞等一系列可能影響施工的因素，從而確定下一步的支護(hù)方法。噴錨支護(hù)后，由于受到上部圍巖的壓力，支護(hù)拱架和噴射砼表面可能會出現(xiàn)裂隙、局部剝落、產(chǎn)生變形等現(xiàn)象，應(yīng)適時地對噴射面進(jìn)行觀察，保證隧道的安全施工。采用毫秒微差起爆技術(shù)降低爆破振動微差爆破，又稱毫秒爆破，是一種延期間隔為幾毫秒到幾十毫秒的延期爆破。由于前后相鄰段炮孔爆破時間間隔極短，致使各炮孔爆破產(chǎn)生的能量場相互影響，既可以提高爆破效果，又可以減少爆破地震效應(yīng)。毫秒微差爆破段數(shù)越多，能使前后起爆的炸藥量產(chǎn)生的地震波主震不重疊，選使前后起爆的炸藥量產(chǎn)生的地震波互相干擾，降振效果越明顯。微差起爆的振動強(qiáng)度要比齊發(fā)爆破降低1/3?2/3。選擇合理的延期時間間隔毫秒爆破成功降振的關(guān)鍵在于選擇合理的延期時間間隔。理論上，當(dāng)相鄰起爆炮孔的延期時間間隔取爆破地震波主振周期一半的奇數(shù)倍時，則會使相鄰炮孔爆破地震波的波峰和波谷相遇，即反向疊加，達(dá)到干擾減振的目的；但當(dāng)相鄰起爆炮孔的延期時間間隔等于爆破地震波主振周期的整數(shù)倍時，會造成相鄰炮孔爆破地震波正向疊加，從而增加了爆破振動強(qiáng)度。因此，確定合理的延期時間間隔是實(shí)現(xiàn)減振效果的關(guān)鍵。研究表明：當(dāng)相鄰炮孔的延期時間間隔大于50ms時，基本可以避免爆破地震波出現(xiàn)疊加現(xiàn)象。在各分?jǐn)嗝鎸η?段采用跳段使用，使延期間隔時間＞50ms,有效避免了爆破地震波的疊加。結(jié)語爆破施工的過程中由于爆破理論不成熟，周邊環(huán)境復(fù)雜多變，無法有效地對爆破進(jìn)行控制，沒有采取合理的措施來降低爆破產(chǎn)生的危害，會造成周邊產(chǎn)生一定的影響。在此過程中爆破震動強(qiáng)度過大，可能會導(dǎo)致周邊爆破區(qū)域附近的構(gòu)筑物出現(xiàn)一定的損壞。在實(shí)際工程當(dāng)中這種現(xiàn)象較為普遍，而且形成的原因非常復(fù)雜，很容易產(chǎn)生民事糾紛。因此在后續(xù)進(jìn)行爆破施工的過程中一定要加強(qiáng)計算分析爆破可能對周邊環(huán)境產(chǎn)生的影響，與實(shí)際情況相結(jié)合，采取合理的措施對爆破影響周邊的情況進(jìn)行有效的控制。參考文獻(xiàn)：藺新麗，李媛媛.爆破有害效應(yīng)的控制措施綜述[M].北京：煤炭工業(yè)出版社,20