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高危区域爆破防治震动波扩散处理技术


刘路

湖南 张家界 427000

 

摘要:从二级改扩建公路高危区域爆破震动波产生机理、破坏途径和方式、爆破施工的安全、减震孔的设计及注意事项三个方面,阐述减震孔在高危区域爆破施工的要点。

一、工程概况

1.1以湖南某二级改扩建公路高危区域爆破为例:石方路堑开挖方量3.6万m³,开挖最大高度19.8m,开挖区距坡脚高差达35m。

1.2爆破区正下方共有27处民房,且均无地梁及基础,直接砌筑片石基础上修建。其中坡脚红线外5m范围内有14户(砖混结构13户,木质结构房屋1户),局部房屋距离红线只有2m;10~100m范围内13户,均为砖混结构。

1.3根据指挥部综合要求:控制造价、减少拆迁费用。首要考虑的既是百姓财产和生命安全问题,故需调整施工工艺,严格控制爆破振动波传递及扩散问题,确保爆破产生的振动波不危机至百姓房屋,保障民房及居民的安全。

二、爆破地震产生机理

地震波:引起岩土介质质点发生振动的弹性波叫做地震波。

爆破振动:爆破地震引起的各种现象及其后果也称为爆破地震效应。爆破振动泼的能量只是炸药爆炸释能的一小部分,大约为 2 %~6%。

     爆破地震波是在岩土介质中传播的一种逐渐衰减的扰动。它是由爆炸应力波转化而来,是非常复杂的随机复合波。爆炸地震波在传播过程中受许多因素的影响 ,例如爆炸地震波波的时频特征与爆源条件、传播介质的不同及地形、地质条件等许多因素。爆炸地震波在传播过程中由于介质阻尼的作用爆炸地震波的能量产生持续衰减,并且随传播距离增大,振幅降低振动持续时间变长 。

三、爆破振动的破坏途径和方式

1.爆破振动的破坏途径

建(构)筑物受爆破振动作用后的破坏途径,可归纳为如下两种。

①振动破坏。振动破坏取决于爆破振动的特性和建(构)筑物的抗震性能。建(构)筑物受到振动的影响有大有小,其表现形式自轻至重依次为墙皮剥落、墙壁龟裂、地板裂缝、基础变形或下沉、倒塌。其相应的破坏程度可分别为轻微损坏、中等损坏、严重损坏、倒塌或倒毁。

②非振动破坏。非振动破坏主要指与地基状况相关的建(构)筑物的破坏。由于爆破振动的影响,一定的场地条件可能会导致地基土液化、基础不均匀沉陷和开裂, 而丧失其承载能力, 从而再引起上部建(构)筑物的破坏。另外, 断层破裂造成的地面破坏、滑坡和岩崩也都会引起工程建(构)筑物的破坏。

2.爆破振动的破坏方式

①直接引起的建(构)筑物体破损。指单纯的强烈振动作用引起受震前完好且无异常应力变化的建(构)筑物体破损。爆破振动危害实例调查及其试验研究表明, 建(构)筑物的直接破坏主要归纳为:首次超越破坏和累积损伤破坏。

②加速建(构)筑物体破损。对大多数处于软弱地基上的建(构)筑物, 由于在使用期内因某种原因(如差异沉降、温度变化等振前受力情况)会在一定程度上受到损伤, 从而使得爆破振动引起的附加力加速了这种损伤的发展。

③间接引起建(构)筑物体破损。对完好且无异常应力变化的建(构)筑物, 其破损是由于振动导致较大的地基位移或失稳 (如饱和土软化或液化、边坡坍塌)所造成的。

上述三种爆破振动对建 (构) 筑物体的破损方式中, 又以第②种最为常见。

爆破地震效应被公认为爆破的“公害”之首,一直是爆破工作者关注的热点。振动对建(构)筑物的危害尤为严重,同时与岩石的破碎,边坡的稳定性也密切相关。

鉴于工程项目的特殊性及震动波对建筑物的危害性,故需对高危区域爆破进行减震设计。

四、减震孔设计原理

减震孔:即在设计开挖边线外加密加大炮眼孔径,形成爆破震动的隔离缓冲地带,钻出双排或多排深孔(孔深视爆破深度、房屋基础深度及结构而定),当爆破的震动波传至此地带时,就会被这些孔吸收消耗掉大部分震动的能量,使隔离带后面的房屋区域受到的震动大大减小,从而大量削弱或阻断爆破振动波向房屋基础传递扩散而导致的房屋开裂或损坏,避免了爆破施工时对地面建筑物影响,保证民房及居民的安全。


五、减震孔施工注意事宜

5.1减震孔孔深视必须根据爆破深度、房屋基础深度及结构而定;

5.2减震孔在深度上必须要深入至房屋基础3~5m;

5.3如达到更好的减小振动波,可设置多排减震孔或增大减震孔设计,效果更佳;

5.4减震孔不能堵塞,孔内杂物要及时清理;

5.5采用多排减震孔时,可采用梅花形布置;

5.6孔间距为达到更好减震效果可适当缩小孔间距。

六、结束语

通过现场施工效果:设置减震孔与无设置减震孔的对爆破产生最大震动波速的减震效果明显,设置双排减震孔减震效果可达15%~30%,设置多排减震孔减震效果更佳。

通过设置减震孔可基本达到控制造价、减少拆迁费用的预期目的。

通过布设减震孔形成减震隔离带,配合预裂爆破的方式来达到减震的目的,避免了高危区域爆破施工时对地面建筑物影响,保证民房及居民的安全。对有类似情况的工程施工(穿越建筑物和大型构筑物)有一定的借鉴意义。


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