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        航道水下爆破炸礁對周邊建筑物的影響分析

        2020-09-08 02:38:02
        黑龍江交通科技 2020年8期
        關(guān)鍵詞:夫斯基藥量炮孔

        王 丹

        (云南港航航道養(yǎng)護(hù)公司,云南 昆明 650051)

        1 工程概況

        1.1 工程簡介

        該航道位于瀾滄江流域,瀾滄江是中國通往東南亞國家最為便捷的運(yùn)輸通道。在航道沿江左岸位置存在突出基巖,受其影響,該航段航道彎曲半徑為220 m,五級航道彎曲半徑為300 m,因此該航段航道彎曲半徑達(dá)不到五級航道標(biāo)準(zhǔn),在船舶轉(zhuǎn)彎時(shí)易觸碰岸邊礁石引起船舶觸礁等危險(xiǎn)情況,對船舶安全通行構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此,為保證該航段航道通航安全,主要采用挖泥船1艘、泥駁船2艘、鉆機(jī)船1艘及其它輔助船舶,進(jìn)行移船定位后進(jìn)行水下鉆孔,而后實(shí)施水下爆破作業(yè),清渣采用挖泥船上的挖掘機(jī)進(jìn)行水下清挖。增加航道彎曲半徑,確保船舶安全通行,本次水下炸礁作業(yè)量為:4 332.6 m3。

        1.1 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

        本次炸礁爆破使用1#巖石乳化炸藥,直徑為φ32 mm,鉆鑿垂直或微傾斜炮孔(傾角大于70°),交錯(cuò)布置炮孔,靠近礁區(qū)邊坡水上部分的炮孔不能鉆到邊坡內(nèi),孔底距邊坡0.2~0.3 m;水下部分孔底距邊坡-0.1~-0.2 m。由于炸礁爆破時(shí)靠近臨近房屋需要采用分臺爆破,炮孔深度為1.5~5.5 m,水下鉆孔裝藥時(shí),必須加套管,起爆藥包加牽引繩。

        臺階爆破單孔裝藥量如下公式(1)所示

        Qd=qV=qabh

        (1)

        式中q為松動爆破巖石的單位耗藥量,水面以上爆破取0.25~0.45 kg/m3;水下礁石取0.8~1.2 kg/m3;a炮孔間距m;b炮孔排距m;h爆破臺階高度m;h=Ht+Hy-Hc,V單孔爆破的巖石體積,m3;Qd單孔裝藥量,kg;炮孔間距:1.5~2.0 m;排距:1.2~1.8 m;超深Hc:1.0~1.2 m。

        2 測點(diǎn)布置

        為全面的研究爆破振動對臨近房屋的影響,使用爆破測振儀對建筑物進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測分析,測點(diǎn)布置在房屋底層并使用石膏與地面固定連接。在正式開挖爆破前,先在炸礁區(qū)選擇適當(dāng)?shù)奈恢?,鉆鑿少量的炮孔,進(jìn)行幾次小藥量試爆,試爆時(shí)在房屋處安放3~4臺測振儀進(jìn)行爆破振動檢測,根據(jù)試爆的效果和爆破振動檢測數(shù)據(jù),修改優(yōu)化爆破設(shè)計(jì)參數(shù)(包括爆破鉆孔和裝藥參數(shù)、最大一段起爆炸藥量和總起爆炸藥量等參數(shù)的調(diào)整),以達(dá)到安全高效施工的目的。以后每次的正常爆破,也要在需要的位置進(jìn)行爆破振動監(jiān)測。

        3 現(xiàn)場測試結(jié)果及分析

        3.1 公式與實(shí)測數(shù)據(jù)的對比

        根據(jù)前期試爆實(shí)驗(yàn)得到測點(diǎn)A-2在不同距離下的豎向振動速度數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)如下表所示。爆破距離為30 m時(shí)測點(diǎn)A-2的最大振速值為1.52 cm/s,根據(jù)爆破安全規(guī)程(GB6722-2014)可知對于磚房結(jié)構(gòu)來說此時(shí)已經(jīng)接近安全振速臨界值。爆破安全規(guī)程如下表1所示。所以爆破過程中要時(shí)刻注意房屋的建筑物狀態(tài)。

        由薩道夫斯基公式可得,測點(diǎn)振速與爆心距和藥量有關(guān)系外還與場地地質(zhì)、地形條件關(guān)系密切,因此為了確定薩道夫斯基的參數(shù)需要依據(jù)現(xiàn)場振動數(shù)據(jù)進(jìn)行最小二乘法擬合得到具體值。薩道夫斯基公式(2)如下所示。

        (2)

        式中:v為臨界速度,Q為最大單段藥量。K和α為地形、地質(zhì)條件有關(guān)的系數(shù)和衰減指數(shù)。

        通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的回歸分析可得K和α。具體計(jì)算過程如下所示:首先對公式兩邊進(jìn)行取對數(shù),把公式(2)換算為線性公式(3)

        (3)

        令y=lnv,α=lnk,b=α,則得

        y=α+bx

        (4)

        表1 爆破安全規(guī)程

        表2 測點(diǎn)A-2豎向振速

        通過以上的薩道夫斯基公式可以預(yù)測測點(diǎn)A-3和A-1的振動速度,為了證實(shí)預(yù)測結(jié)果的正確性,以測點(diǎn)A-3為依據(jù)采用現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)與預(yù)測值進(jìn)行對比。數(shù)據(jù)如表3所示,隨著爆心距的減少振動速度逐漸增加,預(yù)測值與實(shí)測值大部分較接近,這也間接說明薩道夫斯基公式具有較好的準(zhǔn)確性,而造成差異性的原因是由現(xiàn)場爆破過程中場地的復(fù)雜性所導(dǎo)致的。

        表3 測點(diǎn)A-3豎向振速

        3.2 振速分析

        為更加全面的分析磚房結(jié)構(gòu)在爆破下的振動特性,選取測點(diǎn)A-1至A-3在爆心距40 m時(shí)的歷程曲線為研究對象。測點(diǎn)各個(gè)方向上的振速隨著時(shí)間的增加呈現(xiàn)出逐漸衰減的趨勢,各個(gè)測點(diǎn)豎向方向振速最大,徑向次之。在同樣的爆心距下測點(diǎn)A-1振速峰值最大為0.69 cm/s,其次為測點(diǎn)A-3位于墻角處??梢姶皯魹榉课萁Y(jié)構(gòu)最薄弱部位,易產(chǎn)生裂縫。

        3.3 最大段藥量的控制

        根據(jù)國家爆破安全規(guī)程(GB6722-2014)和大量的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),各類需要保護(hù)的對象的安全允許振動速度V選取如下:附近瀾滄江兩岸的各種木結(jié)構(gòu)房屋、磚房屋(包括磚混結(jié)構(gòu)房屋、石棉瓦磚房、彩鋼瓦磚房)V取1.5 cm/s,根據(jù)具體情況選取安全允許振動速度V。

        因此,以V=1.5 cm/s為安全允許振速(即以附近單位及村寨的各種磚房屋為保護(hù)對象)通過薩道夫斯基公式結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)計(jì)算出爆破點(diǎn)距各種房屋不同距離R每次爆破允許的最大一段裝藥量Qa。結(jié)果如表4所示。

        表4 不同距離爆破藥量控制表

        4 結(jié) 論

        (1)通過最小二乘法擬合得到的薩道夫斯基公式具有一定的準(zhǔn)確性與現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)相比較接近。

        (2)測點(diǎn)振速峰值在豎向方向上最大,隨著時(shí)間的增加速度逐漸衰減趨于平緩,而且在房屋窗戶部位振速最大,易引起裂縫等破損現(xiàn)象。

        (3)依據(jù)爆破安全規(guī)程和預(yù)測公式得到了本場地內(nèi)最大段藥量的控制標(biāo)準(zhǔn)。

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