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1、爆破排淤填石对构筑物的震动响应问题及对策 摘 要： 通过对青岛港董家口港区工程概况的描述，分析爆破振动的推断依据及期衰减特征，提出相应的对策。 关键词： 爆破排淤填石法；微差爆破；振动响应问题；对策 中图分类号：TU311.3 文献标识码：A 文章编号：167375101031014201 0 引言 青岛港董家口港区青岛港矿石码头西引堤通过爆破排淤填石法处理引堤堤身下的淤泥及淤泥质软基，爆破区域接近居民区，因此，必需有效限制爆破地震波的影响，确保居民区平安，避开影响当地居民正常生活。爆破中我们采纳限制措施，并对爆破过程进行总结，刚好对接近居民进行走访，结果显示：在堤身达到设计要求的前提下，爆破
2、没有对当地居民的平安及其正常生活造成影响。 1 概述 我国沿海地区多有较厚的海积淤泥质黏土层，爆破排淤填石法适用于淤泥与淤泥质软基的引堤、防波堤、围堰、护岸、驳岸、滑道、围堤等水工建设工程。爆破排淤填石法处理软基的工程难免与城市建筑或居民区接近，受爆炸振动效应影响的问题就应运而生了。从平安或不良影响方面去考虑，必需解决爆破排淤填石法引起的振动问题。 2 工程概况 工程位于胶南市泊里镇最南端董家口区域，自董家口嘴东北、小围嘴南侧向海侧延长布置。依据地质勘查报告，岩土层相对稳定，从现场的地形地貌及钻探所揭露的地层状况看，未发觉层位错乱、断层角砾岩、断层泥等代表断层特征的迹象，场地是稳定的。 本场地
3、特别性土为软土，即淤泥质土和粉质粘土，其工程地质性质差或较差，不能做为自然地基运用。淤泥质粉质粘土流塑性，该层分布广泛，层顶高程-7.35-13.90m，厚度2.357.20m，平均层厚5.15m。爆破挤淤段K0+607.05K2+022.46，引堤顶总宽度60m，两侧1:1.5放坡。 由于本工程施工是由接近居民区位置向远海方向推动，爆破排淤填石法在实施的过程中，爆炸引起的振动让接近居民感到担心。鉴于此状况，必需对该施工方法引起的振动实行相应的技术措施和对策对振动进行限制，确保工程的整个施工过程的顺当进行。本文结合青岛港集团矿石码头工程对爆破排淤填石法引起的振动进行论述。 3 爆破振动的判据及
4、其衰减特征 隧道、电厂取水泵房中心限制室设备、新浇大体积混凝土的爆破振动判据，采纳爱护对象所在地质点峰值振动速度；地面建筑物的爆破振动判据，采纳爱护对象在地点峰值振动速度和主振频率。 1）地震基本烈度 按中国地振动参数区划图及其运用规定，建港区地振动峰值加速度为0.10g，地振动反应谱特征周期为0.45s，对应的地震基本烈度为度。 2）建筑场地类别 依据水运工程抗震设计规范，对场区泥面以下15米且不深于场地覆盖层厚度范围内土层综合推断：整个场地的场地土类型属于懦弱土，场地类别为类，属抗震不利地段。 3.1 基岩的爆破振动平安判据 振动介质主要受爆炸冲击波和应力波的作用。爆破振动平安判据的理论依
5、据是应力波理论，即依据岩石抗拉强度反求临界振动速度和依据岩石拉伸破坏的极限应变值反求临界振动速度。 在平面波条件下有： 式中： 为岩石的应变， 为应力波作用下岩石中的应力，E为岩石弹性模量， 为岩石的密度， 为岩石的纵波速度，v为质点峰值振动速度。 于是，可推得： 式中：PPV为允许的质点峰值振动速度， 为允许应变，为岩石的允许抗拉强度。 可见，质点峰值振动速度与岩体的动应变或动应力间存在对应关系。因此，依据岩体的动力强度或极限拉伸应变值，就可确定允许的质点峰值振动速度门槛值。 3.2 爆破振动的衰减特征 3.2.1 爆炸排淤振动速度衰减特性 施工中爆炸产生的地震波可以在不同介质中传播，如基岩
6、、粉质黏土、回填石头堆、淤泥和水等，致使振动传播状况变得异样困难。目前，对其爆破振动的预料仍旧采纳萨道夫斯基公式： 式中： 为计算点所在地质点振动速度cm/s；Q为爆破单响最大炸药量kg，齐发爆破取总药量，微差爆破取最大段药量；K是与介质性质、爆破方式等因素相关的系数；a是与传播途径和地质地形等因素有关的衰减指数；R为测点距爆心距离m。 通过中科院力学科研组对上述公式进行拟合得到的K值为500，a值为1.43；触地爆炸时K值为280，a值为1.51；爆夯时K值为3400，a值为2.23。同时可以发觉，振动速度与药包埋置介质的位置、测点位置的选择关系亲密。 3.2.2 爆炸排淤振动频率衰减特性
7、中科院力学所在连云穑西大堤的爆破振动监测中发觉，爆破地震波的主震频率约在2540Hz之间，人工抛填地基上振动主频率约为5Hz4。邓玉雷等在深圳沙头角海堤爆炸排淤工程中，通过对爆破振动监测和试验记录的近101条波形所作的频谱分析，发觉绝大部分波形最大幅值所对应的频率与爆炸主频率相近，不同的测试场地有不同的振动主频4。爆炸排淤振动的频率受介质影响较大。在爆炸处理海淤软基时，由于弹性波在多种介质中传播，各种介质对高频部分的汲取不尽相同，使振动频率更为困难。一般来讲，新填海人造陆域地表振动主频率较低，这与力学所的探讨类似4，老填海陆域混凝土地面的振动主频率较高。 4 相应的对策 爆炸排淤填石法施工通过
8、埋于泥中的炸药爆炸冲击使淤泥受到排挤、扰动和破坏，从而降低淤泥结构性强度，同时利用抛石体本身的自重和爆破振动产生的附加载荷联合作用，产生抛填体定向塌落充填和动载挤淤现象，实现泥、石置换的目的。主要的两道工序： 1）堤头爆填处理。堤头抛填达到设计进尺时，在堤头泥石交界前沿12m处布设群药包，实施堤头爆填，使堤身下沉实现排淤置换。 2）引堤两侧爆填处理。当引堤堤头推动到50m时，在引堤两侧布设药包，通过爆炸实现堤身两侧达到设计宽度和深度。 4.1 限制布设药包埋深 依据地质勘查报告，未发觉层位错乱、断层角砾岩、断层泥等代表断层特征的迹象，场地是稳定的，但是，属抗震不利地段。鉴于此状况，必需保证合理
9、的药包埋深，从降低基岩的传震和保证爆炸处理效果两方面考虑，通过10次的检测对比发觉合理的限制埋深为基岩面上2m3m。同时，将爆前堤顶抛填高度增加1.0m2.0m，增加抛石体的自重荷载，进而加强处理效果。 4.2 采纳微差爆破 采纳微差爆破可以有效的降低地震效应。实践中对比我们发觉：在同种条件下，相同的药量微差爆破比齐发爆破的振速可降低3060，由于内因和外因的不同导致降低程度的差异。邓玉雷、吴从师等的探讨表明，从降低振率和保证爆炸处理效果两方面考虑，爆炸排淤的合理微差时间在6580ms之间。因此，针对前面提出的振动问题，将单段最大药量限制在300kg之内，将全部药量分为2段，采纳1段、4段导爆
10、管雷管实现微差起爆。这里强调一下施工中特殊应当留意的问题，由于起爆网路采纳孔外延时，必需采纳行之有效的限制方法确保平安牢靠的传爆，从而保证平安准爆。 4.3 限制处理范围 打破原设计方法和以往施工方法，将原设计中一次堤头爆破和侧爆的长度分别为60m和50m调整为25m和30m。有效的限制一次起爆总炸药量。 4.4 振动监测手段和质量限制手段 依据振动监测结果对施工参数做出合理的调整，监测区域设立：当地居民的住宅区。同时，对分布在不同位置的居民进行走访和深化到居住地体验震感。 振动监测20次，走访50次，监测结果满意国家爆破平安规程规定的标准，走访时当地居民反应不会感到担心，深化了解没有影响到居
11、民的正常生活。这些可以证明以上的限制措施达到降震的目的，效果是很明显。 通过堤身爆前爆后断面测量、体积平衡分析，结合少量的堤身验夯和施工中位移观测和沉降观测，进行综合分析评价。结果证明形成稳定的堤身。 5 结语 引堤经过堤头爆填、侧爆处理后，已密实坚实，大大改善了抛石层下土质的物理力学性能，而形成了稳定的堤身。证明在保证工程质量的前提下，采纳微差爆破、限制处理范围和限制布设药包埋深等技术措施来降低爆破振动是平安牢靠的。期望通过对爆破排淤填石方法中的爆破降震振动的分析与探讨，促进对该问题的全面相识和进一步探讨。 参考文献： 1郑哲敏、杨振声、金铿，爆炸法处理水下软基A.第四届全国工程爆破学术会争
12、论文集C.北京：冶金工业出版社，11019. 2陈和善，爆炸处理海淤软基的振动效应测试探讨A.第四届全国工程爆破学术会争论文集C.北京：冶金工业出版社，11019. 3最新爆破设计施工限制新技术评价应用与爆破作业平安技术标准实务全书，中国科学技术出版社M.2022.6. 4爆破工程施工平安技术标准好用手册，安徽文化音像出版社M.2004. 5爆破工程设计施工常用数据与技术标准规范速用速查手册，中国学问出版社M.2022. 6爆破，解放军出版社M.2022.12.25. 第8页 共8页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页