邢朝陽

（安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院 蚌埠 233000）

佛子嶺水庫溢洪道改造工程拆除爆破振動監(jiān)測研究分析

邢朝陽

（安徽省·水利部淮委水利科學(xué)研究院 蚌埠 233000）

通過對爆破振動波時頻特性的簡介，根據(jù)佛子嶺水庫大壩和溢洪壩的壩體振動監(jiān)測工程實例，依據(jù)國家規(guī)程，從而對爆破產(chǎn)生的振動是否對水庫大壩和溢洪壩的壩體產(chǎn)生安全影響進(jìn)行科學(xué)的評價。

爆破 時頻特性 振動 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)行大量的土石方開挖，最經(jīng)濟(jì)的施工方法就是爆破。但在實施爆破過程中，會出現(xiàn)爆破振動危害，爆破振動波會在介質(zhì)中傳播，當(dāng)爆破引起的目標(biāo)物處的振動速度大于一定的數(shù)值時，會引起建筑物、地基的破壞。因此，在爆破振動過程中要實施爆破監(jiān)測，這樣才會減少因爆破振動所引起的不必要的損失，才能提高工程效益和社會效益。

1 爆破振動波時頻特性

爆破地震與天然地震主要區(qū)別在于時頻特征差異。天然地震振動時間較長，一次振動能持續(xù)幾秒至幾十秒，而爆破地震持續(xù)時間很短，一次振動只有幾十毫秒～幾秒，常用的毫秒延期雷管段數(shù)為15段以內(nèi)，15段雷管延時為1s。更長的延時依靠接力傳爆，但爆破震動波持續(xù)時間大多數(shù)在3s以內(nèi)完成，所以時域特性來看爆破地震的單次記錄時間不會很長。另外從振動次數(shù)上來看，天然地震常伴有多次余震，而爆破震動大多數(shù)是一次完成，也有采石場或某些石方開挖爆破工程中，需要多次爆破或長期生產(chǎn)爆破，地震波作用造成的危害會不斷累加，產(chǎn)生疲勞破壞。因此對于多次或長期爆破產(chǎn)生震動應(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，一般爆破振動主頻在5Hz～300Hz，爆破地震頻率受多種因素影響，而建筑物對各頻率震波的動力響應(yīng)關(guān)系與振動危害性密切相關(guān)。根據(jù)國內(nèi)外眾多測試資料分析表明，一方面爆破地震波隨著傳播距離的增加，其振動主頻不斷降低；另一方面爆破地震波主頻受爆破類型、裝藥結(jié)構(gòu)、地形地質(zhì)條件等多種因素影響。為了獲得真實的爆破振動信號，在爆破振動檢測前應(yīng)當(dāng)初步估計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，才能有效地滿足爆破振動測試的要求。

2 水庫工程簡況和爆破振動測試

2.1工程概況

佛子嶺水庫溢洪道改造工程擬對大壩下土石方進(jìn)行爆破工作，由于爆破位置距離水庫大壩和溢洪壩的壩體較近，為防止爆破振動對壩體造成影響和不必要的經(jīng)濟(jì)損失，在實施爆破過程中，須對爆破振動質(zhì)點的振動速度進(jìn)行實時監(jiān)控，為大壩安全提供保障。為檢驗爆破振動對壩體安全的影響，特在大壩和溢洪壩之間的連接棧橋（1#測點）、大壩東側(cè)端頭的壩頂通道上（2#測點）以及李大壩東側(cè)端頭以西的第一個彎頭的壩頂通道上（3#測點）分別布設(shè)了三個測點。測定由爆破引起的3個測點位置上的振動速度峰值。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爆破振動測試系統(tǒng)

本次爆破振動監(jiān)測采用的是“3PDV-1三向微型智能測振儀”，該測振儀是一種不需要長線傳輸、能自動記錄爆破振動信號的智能化儀器。

測振傳感器采用北京測振儀器廠生產(chǎn)的CD-1型動圈式速度傳感器，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）；測量誤差＜10%。

“3PDV-1三向微型智能測振儀”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5000Dot/s，多通道時50～1500 Dot/s（共分八檔）；預(yù)置點為256，512，1024，2048Dot；觸發(fā)電壓為±0.1，0.2，0.5，1.0v；輸入信號有效工作頻率范圍在DC～1000Hz。

系統(tǒng)經(jīng)過標(biāo)定，測試結(jié)果可靠。

2.3爆破測點布置

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

2.4爆破測試結(jié)果

此次測試得到的3個測點的振動速度最大峰值和主振

頻率見表1。

表1 3個測點振動速度最大峰值和主振頻率測試結(jié)果表

2.5爆破測試結(jié)果分析

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

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速度為7～15cm/s，此次爆破測試得到的各測點的地面振動速度遠(yuǎn)小于此規(guī)定值，因此，此次爆破是安全的，沒有對水庫大壩和溢洪壩的壩體產(chǎn)生安全產(chǎn)生影響。

3 結(jié)語

通過對爆破振動波時頻特性的了解，并對佛子嶺現(xiàn)場爆破測試分析可知，爆破振動的振動速度峰值和主振頻率是爆破振動控制過程中的主控參數(shù)，根據(jù)測點爆破振動質(zhì)點速度與國家規(guī)程允許安全標(biāo)準(zhǔn)比較，從而評價爆破對建筑物的影響。爆破振動監(jiān)測為工程進(jìn)度及工程效益、社會效益提供了可靠的科學(xué)依據(jù)■

（專欄編輯：顧 梅）