佛子嶺水庫(kù)溢洪道改造工程拆除爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)研究分析

邢朝陽(yáng)

（安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院 蚌埠 233000）

佛子嶺水庫(kù)溢洪道改造工程拆除爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)研究分析

邢朝陽(yáng)

（安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院 蚌埠 233000）

通過(guò)對(duì)爆破振動(dòng)波時(shí)頻特性的簡(jiǎn)介，根據(jù)佛子嶺水庫(kù)大壩和溢洪壩的壩體振動(dòng)監(jiān)測(cè)工程實(shí)例，依據(jù)國(guó)家規(guī)程，從而對(duì)爆破產(chǎn)生的振動(dòng)是否對(duì)水庫(kù)大壩和溢洪壩的壩體產(chǎn)生安全影響進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià)。

爆破 時(shí)頻特性 振動(dòng) 速度

目前在水電、建筑、交通中存在許多拆除重建的工程需要進(jìn)行大量的土石方開(kāi)挖，最經(jīng)濟(jì)的施工方法就是爆破。但在實(shí)施爆破過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)爆破振動(dòng)危害，爆破振動(dòng)波會(huì)在介質(zhì)中傳播，當(dāng)爆破引起的目標(biāo)物處的振動(dòng)速度大于一定的數(shù)值時(shí)，會(huì)引起建筑物、地基的破壞。因此，在爆破振動(dòng)過(guò)程中要實(shí)施爆破監(jiān)測(cè)，這樣才會(huì)減少因爆破振動(dòng)所引起的不必要的損失，才能提高工程效益和社會(huì)效益。

1 爆破振動(dòng)波時(shí)頻特性

爆破地震與天然地震主要區(qū)別在于時(shí)頻特征差異。天然地震振動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，一次振動(dòng)能持續(xù)幾秒至幾十秒，而爆破地震持續(xù)時(shí)間很短，一次振動(dòng)只有幾十毫秒～幾秒，常用的毫秒延期雷管段數(shù)為15段以?xún)?nèi)，15段雷管延時(shí)為1s。更長(zhǎng)的延時(shí)依靠接力傳爆，但爆破震動(dòng)波持續(xù)時(shí)間大多數(shù)在3s以?xún)?nèi)完成，所以時(shí)域特性來(lái)看爆破地震的單次記錄時(shí)間不會(huì)很長(zhǎng)。另外從振動(dòng)次數(shù)上來(lái)看，天然地震常伴有多次余震，而爆破震動(dòng)大多數(shù)是一次完成，也有采石場(chǎng)或某些石方開(kāi)挖爆破工程中，需要多次爆破或長(zhǎng)期生產(chǎn)爆破，地震波作用造成的危害會(huì)不斷累加，產(chǎn)生疲勞破壞。因此對(duì)于多次或長(zhǎng)期爆破產(chǎn)生震動(dòng)應(yīng)作多段爆破記錄。爆破地震波的頻域特性上，主振頻率較高，一般爆破振動(dòng)主頻在5Hz～300Hz，爆破地震頻率受多種因素影響，而建筑物對(duì)各頻率震波的動(dòng)力響應(yīng)關(guān)系與振動(dòng)危害性密切相關(guān)。根據(jù)國(guó)內(nèi)外眾多測(cè)試資料分析表明，一方面爆破地震波隨著傳播距離的增加，其振動(dòng)主頻不斷降低；另一方面爆破地震波主頻受爆破類(lèi)型、裝藥結(jié)構(gòu)、地形地質(zhì)條件等多種因素影響。為了獲得真實(shí)的爆破振動(dòng)信號(hào)，在爆破振動(dòng)檢測(cè)前應(yīng)當(dāng)初步估計(jì)爆破地震波的主振頻率特征，從而更好地設(shè)定記錄儀的采樣頻率、選擇合理的傳感器響應(yīng)頻率，才能有效地滿(mǎn)足爆破振動(dòng)測(cè)試的要求。

2 水庫(kù)工程簡(jiǎn)況和爆破振動(dòng)測(cè)試

2.1工程概況

佛子嶺水庫(kù)溢洪道改造工程擬對(duì)大壩下土石方進(jìn)行爆破工作，由于爆破位置距離水庫(kù)大壩和溢洪壩的壩體較近，為防止爆破振動(dòng)對(duì)壩體造成影響和不必要的經(jīng)濟(jì)損失，在實(shí)施爆破過(guò)程中，須對(duì)爆破振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，為大壩安全提供保障。為檢驗(yàn)爆破振動(dòng)對(duì)壩體安全的影響，特在大壩和溢洪壩之間的連接棧橋（1#測(cè)點(diǎn)）、大壩東側(cè)端頭的壩頂通道上（2#測(cè)點(diǎn)）以及李大壩東側(cè)端頭以西的第一個(gè)彎頭的壩頂通道上（3#測(cè)點(diǎn)）分別布設(shè)了三個(gè)測(cè)點(diǎn)。測(cè)定由爆破引起的3個(gè)測(cè)點(diǎn)位置上的振動(dòng)速度峰值。爆破采用毫秒延期分段爆破法進(jìn)行，共分四段，分別采用MS-2、MS-4、MS-6、MS-8段毫秒延期雷管延期引爆，各段的藥量分別為6、20、18和16kg，總藥量為60kg。

2.2爆破振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)

本次爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)采用的是“3PDV-1三向微型智能測(cè)振儀”，該測(cè)振儀是一種不需要長(zhǎng)線傳輸、能自動(dòng)記錄爆破振動(dòng)信號(hào)的智能化儀器。

測(cè)振傳感器采用北京測(cè)振儀器廠生產(chǎn)的CD-1型動(dòng)圈式速度傳感器，其主要的技術(shù)參數(shù)：頻率范圍在10～500Hz；速度靈敏度（單峰值）604mv/（cm/s）；測(cè)量誤差＜10%。

“3PDV-1三向微型智能測(cè)振儀”主要技術(shù)參數(shù)：采樣通道3；數(shù)據(jù)容量10k字節(jié)/每通道；A/D變換精度8bit；采樣速度單通道時(shí)5000Dot/s，多通道時(shí)50～1500 Dot/s（共分八檔）；預(yù)置點(diǎn)為256，512，1024，2048Dot；觸發(fā)電壓為±0.1，0.2，0.5，1.0v；輸入信號(hào)有效工作頻率范圍在DC～1000Hz。

系統(tǒng)經(jīng)過(guò)標(biāo)定，測(cè)試結(jié)果可靠。

2.3爆破測(cè)點(diǎn)布置

此次測(cè)試共布置了3個(gè)測(cè)點(diǎn)，1#測(cè)點(diǎn)布置在大壩和溢洪壩之間的連接中部橋面上，該測(cè)點(diǎn)距離爆破中心點(diǎn)30m，2#測(cè)點(diǎn)布置在大壩東側(cè)端頭的壩頂通道上，該測(cè)點(diǎn)距離爆破中心點(diǎn)的直線距離為10m，3#測(cè)點(diǎn)布置在2#測(cè)點(diǎn)以西的第一個(gè)彎頭壩頂通道上，該測(cè)點(diǎn)距離爆破中心點(diǎn)的直線距離為15m。

2.4爆破測(cè)試結(jié)果

此次測(cè)試得到的3個(gè)測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)速度最大峰值和主振

頻率見(jiàn)表1。

表1 3個(gè)測(cè)點(diǎn)振動(dòng)速度最大峰值和主振頻率測(cè)試結(jié)果表

2.5爆破測(cè)試結(jié)果分析

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2011）中有關(guān)規(guī)定，主要類(lèi)型的建（構(gòu)）筑物底面質(zhì)點(diǎn)的安全震動(dòng)速度是：

土窯洞、土坯房、毛石房屋0.15～1.5cm/s；

一般民用建筑物1.5～3cm/s；

工業(yè)和商業(yè)建筑物2.5～5cm/s

一般古建筑與古籍0.1～0.5cm/s；

運(yùn)行中的水電站及發(fā)電廠中心控制室設(shè)備 0.5～0.9cm/s；

水工隧洞7～15cm/s；

交通隧道10～20cm/s；

礦山巷道15～30cm/s；

永久性巖石高邊坡5～15cm/s。

參照上述規(guī)定，作為水工隧洞的安全震動(dòng)速度為7～15cm/s，此次爆破測(cè)試得到的各測(cè)點(diǎn)的地面振動(dòng)速度遠(yuǎn)小于此規(guī)定值，因此，此次爆破是安全的，沒(méi)有對(duì)水庫(kù)大壩和溢洪壩的壩體產(chǎn)生安全產(chǎn)生影響。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)爆破振動(dòng)波時(shí)頻特性的了解，并對(duì)佛子嶺現(xiàn)場(chǎng)爆破測(cè)試分析可知，爆破振動(dòng)的振動(dòng)速度峰值和主振頻率是爆破振動(dòng)控制過(guò)程中的主控參數(shù)，根據(jù)測(cè)點(diǎn)爆破振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)速度與國(guó)家規(guī)程允許安全標(biāo)準(zhǔn)比較，從而評(píng)價(jià)爆破對(duì)建筑物的影響。爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)為工程進(jìn)度及工程效益、社會(huì)效益提供了可靠的科學(xué)依據(jù)■

（專(zhuān)欄編輯：顧 梅）