1、爆破振動監(jiān)測技術(shù)【摘要】 重慶安穩(wěn)電廠擴(kuò)建項(xiàng)目場外燃料運(yùn)輸系統(tǒng)工程，營盤山-安穩(wěn)運(yùn)煤平硐需從一棟民房真下方穿過。爆破過程中，最大限度地減少爆破振動對周邊建筑物的影響為施工關(guān)鍵所在。本文以穿越民房段施工為依托，通過運(yùn)用爆破測震儀，較為準(zhǔn)確地推斷出三疊系中統(tǒng)嘉陵江組灰?guī)r中K、值，以確定單段最大炸藥量，正確指導(dǎo)爆破施工，成功地控制爆破振動速度進(jìn)行討論。 關(guān)鍵詞 測振儀 振速控制 爆破 隧道 監(jiān)測安穩(wěn)運(yùn)煤平硐出口開口坐標(biāo)為X=3169592.748，Y=36377314.5。隧道全長1837.013m（暫定施工至4#膠帶搭接硐室）,方位角460000,底板高程+484. 00米,隧區(qū)無相關(guān)地質(zhì)資料。過

2、民房及高壓鐵塔段主要斷面為半圓拱斷面，凈寬4600（開挖寬6200）mm、凈高3600（開挖高4400）mm、墻高1300mm；其支護(hù)形式鋼拱架+系統(tǒng)錨桿+超前管棚+鋼筋網(wǎng)片+C20噴射混凝土的初期支護(hù)及C25鋼筋砼二次襯砌，初期支護(hù)及二次襯砌厚均為d=400mm；基礎(chǔ)深度40000mm，水溝開挖450mm*300mm。根據(jù)營盤山安穩(wěn)運(yùn)煤平硐設(shè)計(jì)圖(112-2G1)以及測量現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)得出，營盤山安穩(wěn)運(yùn)煤平硐出口K0+61.5至K0+80.6正上方有民房一棟，營盤山-安穩(wěn)運(yùn)煤平硐K0+91.5至K0+98.3段正上方為高壓鐵塔，穿越民房及高壓鐵塔長度共計(jì)25.9米。經(jīng)甲方提供地質(zhì)資料顯示該段為

3、三疊系中統(tǒng)嘉陵江組灰?guī)r。隧道拱頂距民房垂直高度僅為13.6米。隧道拱頂距高壓鐵塔垂直高度16米根據(jù)爆破安全規(guī)程，及周邊環(huán)境，設(shè)計(jì)爆破振動速度V1.5cm/s并對施工過程中爆破振動效應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測。圖1：民房與隧道相對位置關(guān)系圖一，爆破振動監(jiān)測1.1測點(diǎn)布置為了達(dá)到監(jiān)測的目的及保護(hù)改建筑物此段監(jiān)測測點(diǎn)布置遵循以下原則：1在受爆破振動較大的建（構(gòu)）筑物附近的地面或建構(gòu)筑物具有代表性的位置布置測點(diǎn)，一測定地面振動參數(shù)及結(jié)構(gòu)參數(shù)；2，測點(diǎn)必須便于布置傳感器，盡量使傳感器與基巖固結(jié)為一個整體。根據(jù)上述原則，該段施工選取了15個測點(diǎn)，分別為115布置在里程樁號K0+61.5K0+80.6之間，主要分別布置在隧

4、道軸線上方。1.2測振儀設(shè)備選用爆破檢測系統(tǒng)采用成都交博科技有限公司生產(chǎn)的L20爆破測振儀，監(jiān)測系統(tǒng)見圖2二，參數(shù)的確定 薩道夫斯基經(jīng)驗(yàn)公式表明，測點(diǎn)振速與測點(diǎn)距爆破區(qū)域距離和單段最大炸藥使用量有關(guān)，同時與爆破區(qū)域地質(zhì)、爆破方法等因素亦有明顯關(guān)系，即：V=K(Q1/3/R) （1）式中 K-場地系數(shù) -衰減系數(shù) Q-單段最大裝藥量，Kg R-測點(diǎn)與爆破位置距離,m根據(jù)爆破安全操作規(guī)程，不同巖性中K、值可按表1中取得。 爆區(qū)不同巖性K、值 表1巖性K堅(jiān)硬巖石501501.31.5中硬巖石1502501.51.8軟巖石2503501.82.0表1中數(shù)據(jù)為不同硬度圍巖K、取值范圍，為了較準(zhǔn)確取得K、

5、值，從振動實(shí)測波形中共獲得了15組Z方向、15組X方向振速資料。根據(jù)測點(diǎn)距離、單段炸藥用量和實(shí)際振速，采取爆破測震儀分析軟件中的薩道夫斯基分析回歸，得出K、值。 Z方向振速、單段最大藥量及距離實(shí)測統(tǒng)計(jì)表 表2振速(cm/s)2.563.032.961.941.291.930.730.772.352.451.461.39Q(Kg)3.65.45.44.81.82.12.42.857.82.434.8R(m)13.613.613.613.613.613.613.613.613.613.613.613.6振速(cm/s)1.111.943.36Q(Kg)3.64.83.6R(m)13.613.613

6、.6 圖3：Z方向參數(shù)擬合 圖4：Z方向振速預(yù)測圖5：測點(diǎn)Z方向振動波形圖 圖6：測點(diǎn)X方向振動波形圖通過之前測出數(shù)據(jù)，采用測震儀分析軟件回歸得出Z=2.06，KZ=158.98。起爆時間差的確定為了防止振動波的疊加，造成施工進(jìn)度減慢，我們采用不同的起爆時間差進(jìn)行對比，由于該工程采用煤礦許用毫秒電雷管，在確定起爆時間差時我們采用了三種不同的組合進(jìn)行對比。A組135段同時起爆，B組12345段同時起爆，C組15段同時起爆，最終通過不同段雷管起爆監(jiān)測出不同振動波形圖，該段施工起爆時差最終確定為100ms。圖7：12345段同時起爆振動波形圖圖8：135段爆破振動波形圖圖9：15段同時起爆振動波形圖

7、 根據(jù)三種不同起爆方式的波形圖和測振儀監(jiān)測出數(shù)據(jù)能明顯看出12345段同時起爆及135段同時起爆，爆破振動波形有明顯的疊加。15段起爆振動波無疊加現(xiàn)象且爆破振動衰減最快。在確定起爆時間差時，每次起爆的單段最大裝藥量和爆破監(jiān)測距離為固定值，通過改變起爆時間差監(jiān)測出當(dāng)12345段同時起爆時爆破振動最大振動速度為2.86cm/s，135段同時起爆時爆破振動最大振動速度為2.46cm/s，15段同時起爆時爆破振動最大振動速度1.84cm/s通過三種不同起爆時間差和爆破振動數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。所以該段起爆時間差選擇100ms是正確的。四、爆破振速的預(yù)測根據(jù)之前確定的參數(shù)，通過我國爆破安全規(guī)程（GB6733-8

8、6）采用的前蘇聯(lián)爆破振動傳播與衰減規(guī)律普遍采用的薩道夫斯基的經(jīng)驗(yàn)公式：V=（Q1/3/R）式中的V為質(zhì)點(diǎn)振動速度（cm/s），K為爆破場地地形系數(shù)，為爆破場地地質(zhì)系數(shù)，Q為單段最大裝藥量（kg），R為爆破點(diǎn)距監(jiān)測位置的距離（m）。 在測振儀分析軟件中內(nèi)置薩道夫斯基經(jīng)驗(yàn)公式，通過之前確定的地形系數(shù)K及地質(zhì)系數(shù)，爆破位置距需保護(hù)的民房13.6m，能預(yù)測出不同裝藥量情況下改民房的爆破振動速度。 圖10：振速預(yù)測圖根據(jù)分析軟件預(yù)測出裝藥量和振動速度的關(guān)系，以確定下一循環(huán)單段最大裝藥量。根據(jù)每天監(jiān)測振動數(shù)據(jù)及裝藥記錄及時調(diào)整地質(zhì)系數(shù)及地形系數(shù)K，以便準(zhǔn)確預(yù)測出下一循環(huán)單段裝藥量與爆破振動速度關(guān)系，確定下

9、一循環(huán)裝藥量。修正薩道夫斯基公式由于本隧道的爆破地點(diǎn)距測點(diǎn)以及民房存在較大高差，已有研究表明薩道夫斯基公式在預(yù)測中考慮了傳播介質(zhì)條件，藥量和爆炸中心距測點(diǎn)距離等主要因素，但為考慮測點(diǎn)距爆炸中心高差距離，爆破振動主頻等因素，因此采用中南大學(xué)希望爆破巖土工程中心在海南鐵礦爆破振動監(jiān)測過程中采用的薩氏修正公式為：V=K(3Q/R)（R/S）式中的K為地質(zhì)系數(shù)，為地形系數(shù)，為高程影響系數(shù)，V為爆破振動速度，Q為最大段裝藥量。通過上述求出地質(zhì)系數(shù)及地形系數(shù)，和爆破振動監(jiān)測數(shù)據(jù)能計(jì)算出高程影響系數(shù)，最終算出結(jié)果K=158.98=2.06=-0.73935。數(shù)據(jù)運(yùn)用 根據(jù)薩氏修正公式預(yù)測及爆破測振儀監(jiān)測數(shù)據(jù)

10、，K=158.98=2.06=-0.73935。營盤山-安穩(wěn)運(yùn)煤平硐出口K0+61.5至K0+98.3段爆破地點(diǎn)距民房垂直最小距離僅為13.6米。振動速度最大取1.5cm/s，計(jì)算此段單段最大裝藥量2.1kg，根據(jù)計(jì)算設(shè)計(jì)起爆網(wǎng)絡(luò)圖如下： 圖11：炮眼布置圖及起爆順序圖 掏槽眼深1m，掏槽眼深度大于其他炮眼20cm，起爆順序如圖10所示，本爆破施工采用煤礦需用毫秒延時電雷管，同時嚴(yán)格控制炮眼深度，炮眼深度不大于1米，且單孔炮眼炸藥不大于2節(jié)（0.3Kg/節(jié)）。 每次爆破都對爆破產(chǎn)生的振動波進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)見表3表3：通過預(yù)測采取相應(yīng)措施后爆破振動數(shù)據(jù)振速(cm/s)1.481.321.411

11、.291.291.471.331.451.361.281.461.39Q(Kg)2.12.12.12.11.82.12.12.12.11.82.12.1R(m)13.613.613.613.613.613.613.613.613.613.613.613.6振速(cm/s)1.111.941.211.371.411.451.291.311.421.44Q(Kg)2.11.82.12.12.12.12.12.12.12.1R(m)13.613.613.613.613.613.613.613.613.613.6 實(shí)際監(jiān)測出數(shù)據(jù)與上述預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，證明上述對隧道施工正上方有建筑物施工控制藥量的方法是正確的。 七、結(jié)語根據(jù)爆破安全規(guī)程（GB6722-86）對營盤山-安穩(wěn)運(yùn)煤平硐隧道爆破開挖施工的爆破進(jìn)行了監(jiān)測，并采用的高差影響的薩氏修正公式及薩道夫斯基公式對爆破振動速度進(jìn)行修正，實(shí)踐證明本次