爆破振动安全分析

* * *改建工程第二合同段(K11+000～K11+120)

路基石方爆破方案与振动安全分析

* * *工程爆破高新技术公司

2010年8月26日

路基石方爆破方案与振动安全分析

一、爆破设计方案

1、工程简介

* * *（* * *～市界）改建工程第二标段起点桩号K9+000，终点桩号K11+500。本标段主要工程包括：主线2.5公里；线路康各庄至市界段，横断面布置为：路面宽度为9米；两侧土路肩各宽0.75米，路基全宽10.5米。

* * *改建工程第二标段路线全长2.5公里（起止桩号K9+000～K11+500）。路基工程土石大部分已采用机械破碎。隧道出口段路基(K11+000～K11+120)石方开挖方量约5000m3，由于工期要求，计划采取控制爆破方法开挖。

2、爆区周边环境

本标段计划爆破范围：K11+000～K11+120；爆区离村庄距离较远，且村庄在路堑边坡背侧。爆区平面位置如图1所示。

3、路基石方爆破设计方案

根据开挖路段的设计资料、周边环境、工程性质的分析，路基(K11+000～K11+120)段石方爆破确定采用中深孔松动爆破施工方案。该段路基开挖深度2.514m。由于路线两侧100m范围没有建筑物，爆区环境条件好，路堑范围内的岩石设计采取一次钻孔、一次爆破达到设计深

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度，以保证施工进度。为了控制爆破振动对远区（300m外）村庄房屋的影响，采用毫秒延期起爆技术，限定最大一段起爆药量，以控制爆破震动对周边设施的影响。

图1 * * *第2标段路基爆破平面位置示意图

二、路基石方爆破设计

1、爆破参数

（1）炸药单耗 q：q值大小与岩石性质、爆破自由面数目、炸药种类、炮孔直径等因素有关。爆破设计取炸药单耗q=0.30.6 kg/m3，岩石比较完整且坚硬时可取大数值，岩石风化严重时可取小值。为控制爆破危害，可采用减弱松动爆破。

（2）炮孔直径d：采用潜孔钻钻孔时，炮孔直径Ø90mm。

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（3）钻孔深度L：根据路堑开挖深度，确定L。设计孔深L为315m （4）孔距a和排距b：孔距a按式a=m W底求得。炮孔密集系数m一般取1.2~1.3。设计取孔距a=2.53.0m，排距b=22.5m。

（5）堵塞长度：合理的堵塞长度应能阻止爆炸气体过早地冲出孔外，使岩石破碎更加充分。采用连续柱状装药，堵塞长度取最大抵抗线的0.7~0.8倍。设计取堵塞长度为2.55m。

（6）单孔装药量Q：根据公式Q=qaWH（单排孔）、Q=KqabH（多排孔）计算每孔装药量。路基(K11+000～K11+120)段中深孔爆破参数如表1所示。本次爆破设计钻孔124个；设计药量2400kg。

表1 中深孔爆破参数表

孔深/m 45 56 67 78 910 11~12 13~14 孔网参数 ab/m 单孔装药量 Q/kg 2.52.0 2.52.0 2.62.2 2.62.2 3.02.5 3.02.5 3.02.5 7.29.6 10.812 13.615.6 16.818 19.220.4 21.6~24 25.2~28.8 堵塞长度/m 2.53.0 3.0 3.0 3.03.5 3.54.0 4.0~5.0（间隔装药） 4.0~5.0（间隔装药） 2、爆破网络设计

采用毫秒延期非电导爆管起爆系统，雷管选择1、3、5、7、9、11共6个段别非电毫秒延期雷管。由于为半挖路堑，设计最外侧炮孔先起爆，后排炮孔延期50～150 ms依次起爆。为了便于施工，同时提高网路的可靠度，采用孔内毫秒延期、反向起爆方式；孔外采用四通接头连接成复式网络。同时，为了控制爆破振动，采取孔外3段延期爆破，控制

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最大段药量不大于200kg。最后，采用电雷管激发导爆管激发点，高能起爆器起爆。

三、爆破振动安全分析

根据爆破方案设计，路基工程采用深孔爆破，炮孔孔径为90mm，孔距a=2.53.0m，排距b=22.5m，孔深随开挖位置而变化，一般为315m左右。大都为垂直孔，采用乳化炸药，单耗为0.35～0.5kg/m3。采用多段毫秒延期起爆技术，非电雷管选择1、3、5、7、9、11共6个段别，同时采取孔外延期爆破，控制最大段药量不大于200kg。现场施工使用的爆破器材由密云县民爆公司配送。

路基(K11+000～K11+120)爆破一次进行，本次爆破设计钻孔124个；使用非电导爆管雷管210发，电雷管50发；总装药量2400kg，最大单响药量200kg。

根据现场情况，爆源距村中民房最小距离取为300m。根据国家标准《爆破安全规程》(GB6722-2003)第6.3款提供的计算公式VK(Q1/3/R)进行估算。其中Q取最大单响药量；K、α，与爆破地形地质条件有关的系数和衰减指数，见表2。

表2 K、α与岩性的关系

岩 性 坚硬岩石 中等硬度岩石 软岩石 K 50~150 150~250 250~350 α 1.3~1.5 1.5~1.8 1.8~2.0 本工程由于村庄距离爆源较远，未进行振动观测，且爆破开挖已基本完成。根据类似工程振动观测得到的地震波衰减规律估算列表如3：

表3 爆破振动速度估算（计算取Q=200kg，R=300m） K  最大振速V 备 注 5

50 80 150 200 250 1.3 1.45 1.5 1.6 1.5 V=0.299cm/s V=0.265 cm/s V=0.408 cm/s V=0.367 cm/s V=0.680 cm/s 硬石 硬石 中硬岩 中硬岩 中硬岩 上述计算结果表明，考虑最不利情况（K=250，=1.5），当最大单响药量为200kg时，距爆源最近的民房(取300m)处最大振速为V=0.68cm/s。爆破地震波随距离增加会很快衰减，村中较远民房的振速则更小。

根据国标《爆破安全规程》(GB6722-2003)第6.2.2爆破振动安全允许标准，深孔爆破（10Hz~50Hz），土窑洞、土坯房、毛石房屋0.7~1.2cm/s；一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物2.3~2.8cm/s，爆破振动不会对距爆区300m以外的建（构）筑物造成危害。

三、结 论

爆破地震波对地面建筑物的影响目前在国内外主要采用地面质点振动速度作安全判据。我国标准规定，对一般砖房的爆破安全允许振动值为2.3～2.8cm/s（爆破振动频率为10～50Hz）。估算结果表明：路基(K11+000～K11+120)石方爆破施工对附近民房的振动影响在国家标准安全允许范围内，不会对一般砖房产生破坏与损伤。

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