楊俊重慶市長(zhǎng)壽區(qū)水務(wù)投資建設(shè)管理服務(wù)中心

一種針對(duì)水利工程的隧道爆破減震方法

楊俊
重慶市長(zhǎng)壽區(qū)水務(wù)投資建設(shè)管理服務(wù)中心

爆破是工程建設(shè)中的常規(guī)技術(shù)手段，在拆除舊建筑物、開(kāi)挖地洞、開(kāi)挖高邊坡和壩基等方面有著廣泛的應(yīng)用。在水利工程中，爆破具有使用簡(jiǎn)單、效率高超及成本低廉等優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)水利爆破對(duì)與爆破中產(chǎn)生的震動(dòng)有著特殊要求。本文通過(guò)分析研究，針對(duì)水利工程的特點(diǎn)提出一種逐孔延遲爆破方法，該方法既能保證爆破強(qiáng)度和效果，又要降低爆破震動(dòng)，可以取得較好的爆破效果。

水利工程；逐孔爆破；減震

一、背景

在水利工程中，爆破技術(shù)是一種非常有效的施工手段。通過(guò)爆破的方法可以快速達(dá)到工程方所需目的，同時(shí)具有成本低廉、使用簡(jiǎn)單、效率高超等優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)，爆破中炸藥所產(chǎn)生的能量為短時(shí)間內(nèi)大量釋放，導(dǎo)致部分能量轉(zhuǎn)化為震動(dòng)能量，通過(guò)周?chē)耐寥缼r石等介質(zhì)不斷傳播形成了爆破中的地震效應(yīng)。爆破地震效應(yīng)會(huì)降低爆破的有效性，同時(shí)在水利工程中也會(huì)造成意外的破壞，導(dǎo)致工程進(jìn)度事倍功半。

針對(duì)有效控制爆破震動(dòng)這一問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了長(zhǎng)期大量的研究，但是到目前為止，在保持爆破高能效和降低爆破地震效應(yīng)之間，依然沒(méi)有優(yōu)秀的工程方法。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，國(guó)內(nèi)王干[1]等人從能量源、能量傳播和傳播介質(zhì)三個(gè)方面進(jìn)行分析，并提出了控制爆破震動(dòng)的解決思路；劉文勝等人[2]針對(duì)露天采場(chǎng)深部開(kāi)采的問(wèn)題，提出一種逐孔爆破技術(shù)，降低爆破震動(dòng)，同時(shí)提高爆破效益，而且具有良好的經(jīng)濟(jì)效益；羅開(kāi)軍等人[3]針對(duì)蘭尖鐵礦的特點(diǎn)，出于保護(hù)平硐溜井的目的，采用孔間延時(shí)爆破、孔間分層延時(shí)爆破和孔內(nèi)孔間延時(shí)爆破的三種減震爆破方法，有效的降低了爆破震動(dòng)，能夠保護(hù)平硐溜井的安全穩(wěn)定產(chǎn)出。黎志鍵針對(duì)水下鉆孔爆破減震，采用微差爆破技術(shù)，有效降低爆破震動(dòng)的破壞力，同時(shí)保障取水泵房的安全。

本文通過(guò)分析現(xiàn)有的減震爆破技術(shù)，針對(duì)水利工程的特點(diǎn)，提出了一種逐孔延遲爆破方法，該方法結(jié)合現(xiàn)有的逐孔爆破技術(shù)和延遲爆破技術(shù)，通過(guò)技術(shù)結(jié)合的手段降低爆破震動(dòng)，同時(shí)在理論上可以保證爆破強(qiáng)度可以達(dá)到工程預(yù)期。

二、水利爆破減震方法

本文從爆破震動(dòng)產(chǎn)生的原理出發(fā)，針對(duì)水利工程的特點(diǎn)，提出如下減震技術(shù)措施。

2.1 采用定向逐孔爆破技術(shù)

逐孔爆破的方法可以有效提升爆炸破碎效果。后起爆的炸藥會(huì)比先起爆的炸藥晚10毫秒左右。這樣針對(duì)爆破對(duì)象，具有較強(qiáng)的應(yīng)力波疊加效應(yīng)，增加爆炸破碎。這是爆破的初衷，也是水利爆破最主要的目的。同時(shí)，由于逐孔爆破可以有效降低同一個(gè)時(shí)間段起爆炸藥的當(dāng)量，爆炸時(shí)間和爆炸空間分散，因此震動(dòng)強(qiáng)度大大降低。

2.2 采用分段延時(shí)爆破技術(shù)

在水利工程的隧道爆破中，震動(dòng)波在傳播時(shí)期具有固定的相位，兩個(gè)或多個(gè)相位在同一個(gè)方向的相位形成逆向疊加時(shí)，會(huì)大大降低震動(dòng)波的震動(dòng)幅度?；谶@個(gè)原理，分段延時(shí)爆破可以有效降低震動(dòng)幅度，相同的條件下，采用延時(shí)起爆方法比同時(shí)起爆的震動(dòng)幅度降低30%左右。

2.3 采用具有較低爆炸速度的炸藥

根據(jù)鐘運(yùn)秋等人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用具有低爆炸速度的炸藥可以有效降低爆炸產(chǎn)生的震速，相同的背景條件下，采用此類(lèi)炸藥可以降低爆炸震動(dòng)70%左右。而且低爆炸速度的炸藥起爆后，不僅爆炸震動(dòng)效應(yīng)小，而且經(jīng)濟(jì)上節(jié)約成本，安全性更高。同時(shí)可以有效保護(hù)水利工程中的重要目標(biāo)，同時(shí)可以最大限度的降低對(duì)工程其他因素的影響。

2.4 控制爆破最大單響藥量

根據(jù)撒道夫斯基經(jīng)驗(yàn)公式，單藥量的多少對(duì)爆炸的震動(dòng)速度有絕對(duì)的影響力。在水利工程隧道爆破前，需要采用該經(jīng)驗(yàn)公式和地質(zhì)報(bào)告，計(jì)算一個(gè)保守的單響藥量，然后進(jìn)行爆破測(cè)試對(duì)爆破的單藥使用量進(jìn)行回歸分析，并修正，達(dá)到最小化爆炸震動(dòng)的目的。

2.5 采取手段降低爆破震動(dòng)疊加效應(yīng)

采用分段爆破時(shí)，不同時(shí)段的爆破產(chǎn)生的震動(dòng)波由于介質(zhì)的物理傳播原理，可以相互疊加，如果兩個(gè)震動(dòng)波疊加效果太大，那么震動(dòng)強(qiáng)度大，也有可能對(duì)工程造成不可挽回的損失。因此，需要通過(guò)合理的設(shè)置分段爆炸的時(shí)間差，是每段的爆炸相對(duì)獨(dú)立，降低爆炸震動(dòng)波的疊加效應(yīng)。

2.6 采取手段增大臨空面

臨空面是指介質(zhì)滑動(dòng)時(shí)自由空間的邊界面，在水利工程上主要指壩基下游河床面。為了增加爆破的效果，一般需要人為的增加臨空面，提升爆破效率。根據(jù)能量守恒定律，當(dāng)爆破效率提高時(shí)，爆破震動(dòng)能量就會(huì)相對(duì)降低。

增加臨空面的主要方法有，采用多邊形的掏槽、螺旋形掏槽，或者采用分層掏槽。當(dāng)槽腔達(dá)到一定程度后，盡最大可能使用較寬的孔距和較小的抵抗線(xiàn)方式，用以增大臨空面，提升爆破效率，降低爆破震動(dòng)。

2.7 采用預(yù)裂降低震動(dòng)效應(yīng)

有實(shí)踐結(jié)果證明[4]，在工程中，理想的預(yù)裂縫可以有效降低爆炸震動(dòng)效果，通?？梢詼p少50%以上。預(yù)裂爆破就是在炸藥和被保護(hù)目標(biāo)之間打孔，在主要爆破對(duì)象爆破之前，先對(duì)該孔洞進(jìn)行先爆,形成一個(gè)垂直于地面的裂隙面，起到反射震動(dòng)波的作用，從而有效降低震動(dòng)破的破壞力。即可以通過(guò)打一圈減震孔洞的方法減少爆炸震動(dòng)，同時(shí)需要根據(jù)水利工程隧道的實(shí)際情況，調(diào)整爆破的具體方法，通過(guò)使用預(yù)裂技術(shù)降低爆炸震動(dòng)。先對(duì)預(yù)裂孔洞（炮眼）進(jìn)行預(yù)裂，然后掏出更大槽眼來(lái)增大臨空面，輔助降低震動(dòng)效應(yīng)。采用毫秒雷管和秒雷管結(jié)合的方式兩次起爆，降低震動(dòng)波的疊加效應(yīng)。

2.8 共振的破壞因素

水利工程隧道根據(jù)其動(dòng)力性質(zhì)不同，具有不同的場(chǎng)地卓越周期或卓越頻率。卓越頻率和硬夾層、軟夾層分別有對(duì)應(yīng)關(guān)系。如果水利工程隧道中的重要保護(hù)目標(biāo)的自振周期和場(chǎng)地的卓越周期相同或相近，那么重要保護(hù)目標(biāo)在爆炸中會(huì)非常容易被破壞會(huì)摧毀，這是由于共振原因?qū)е?。因此需要適時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，防止因?yàn)楣舱駥?dǎo)致重要保護(hù)目標(biāo)被破壞。

三、結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)分析現(xiàn)有爆破減震技術(shù)的特點(diǎn)，針對(duì)水利工程的隧道爆破方法，提出了一種爆破減震技術(shù)。該技術(shù)結(jié)合現(xiàn)有的爆破減震先進(jìn)技術(shù)，針對(duì)水利工程的隧道爆破特點(diǎn)，提出了八點(diǎn)減震措施。通過(guò)這些措施，可以有效提高爆破效益，降低爆破震動(dòng)的破壞性，有效提升工程效益。

[1]王干.緩沖爆破減震效應(yīng)研究[J].研究與探討,2014.

[2]劉文勝,劉先華,李向陽(yáng),陳能革.凹山露天采場(chǎng)深部開(kāi)采的爆破減震[J].礦業(yè)快報(bào),436期,2005.

[3]羅開(kāi)軍,廟延鋼,張智宇,王國(guó)華.蘭尖鐵礦保護(hù)平硐溜井的爆破減震技術(shù)措施[J].工程爆破，12（4）∶50-51,2006.

[4]鄒勤.爆破技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用[J].技術(shù)研發(fā),2014.