淺談巖溶區(qū)掘進(jìn)爆破震動(dòng)危害的控制及處治

楊志剛

（中車建設(shè)工程有限公司 北京 100078）

淺談巖溶區(qū)掘進(jìn)爆破震動(dòng)危害的控制及處治

楊志剛

（中車建設(shè)工程有限公司 北京 100078）

由于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的快速增長，人們逐漸意識(shí)到地下空間資源的重要性，地下空間逐漸被人們利用和開發(fā)，近些年，地下建筑物得到了迅猛發(fā)展，利用掘進(jìn)爆破開挖的地下工程也越來越多。因此，我們要十分注意地下工程爆破開挖中引起的各種問題，特別是巖溶區(qū)掘進(jìn)爆破開挖引起的震動(dòng)危害。這不僅僅是一種工程質(zhì)量管理問題，還是施工安全管理問題。同時(shí)，爆破不僅僅導(dǎo)致掘進(jìn)區(qū)域內(nèi)的巖溶地質(zhì)出現(xiàn)破裂，掘進(jìn)區(qū)域外的地質(zhì)也會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的影響，山體裂縫、地面下陷等情況的出現(xiàn)導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境失衡，亟需我們對爆破帶來的危害進(jìn)行良好的控制。本文主要研究復(fù)雜的巖溶地質(zhì)下掘進(jìn)爆破引起的震動(dòng)危害防控及處治措施，以期為各位同行提供相應(yīng)的參考。

巖溶區(qū)；掘進(jìn)爆破；震動(dòng)危害

一 前言

巖溶區(qū)進(jìn)行掘進(jìn)爆破開挖時(shí)，爆破引起的震動(dòng)會(huì)造成大量的地質(zhì)出現(xiàn)嚴(yán)重的裂縫，使地下工程與巖溶區(qū)域的地質(zhì)相互融合，大量的泥水涌入掘進(jìn)爆破區(qū)域，影響施工進(jìn)程，造成地下工程施工成本的大幅度提升，推遲工期，了經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，大量泥水帶來的各種雜質(zhì)也會(huì)對地下工程的施工質(zhì)量造成影響。此外，地下工程施工爆破帶來的周圍生態(tài)環(huán)境失衡也需要我們進(jìn)一步的控制爆破危害。

二 建立適當(dāng)?shù)膸r溶區(qū)掘進(jìn)爆破開挖安全標(biāo)準(zhǔn)

1地下工程巖石爆破理論：適當(dāng)?shù)恼ㄋ幵谝欢ǖ膸r石空間內(nèi)產(chǎn)生反應(yīng)發(fā)生爆炸時(shí)，會(huì)在巖石內(nèi)產(chǎn)生巨大的沖擊力而造成巖石的破裂或粉碎。這是山體掘進(jìn)爆破開挖的必要流程，要嚴(yán)格的對使用的炸藥量、爆破施工技術(shù)以及爆破點(diǎn)進(jìn)行選擇與操作。

2巖溶區(qū)地下工程的使用爆破技術(shù)

對于巖溶區(qū)地下工程來說，可以采用光面爆破施工技術(shù)進(jìn)行掘進(jìn)爆破開挖。在炸藥產(chǎn)生爆炸反應(yīng)時(shí)，大量的沖擊波對周圍山體產(chǎn)生作用，將山體巖石之間的裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大，以達(dá)到爆破的最佳效果。同時(shí)，光面爆破產(chǎn)生的沖擊波是一種具有彈性的沖擊波，對軟弱圍巖的損傷小。但是，不管破壞性再怎么小，還是會(huì)對巖溶地質(zhì)產(chǎn)生一定的影響，爆破產(chǎn)生的沖擊波也會(huì)造成巖溶區(qū)的裂縫，產(chǎn)生泥水倒灌等現(xiàn)象。因此，還是要對光面爆破施工技術(shù)進(jìn)行更深一步的研究以提高控制力。

3對軟弱圍巖產(chǎn)生爆破損害

對軟弱圍巖產(chǎn)生爆破損害的來源不外乎兩個(gè)方面：

①由爆破直接產(chǎn)生的沖擊波對圍巖造成的破壞，會(huì)導(dǎo)致隧道支撐力度的下降，影響穩(wěn)定性；

②由于爆破產(chǎn)生的地質(zhì)破裂，而進(jìn)一步帶來的二次振動(dòng)波導(dǎo)致的圍巖破壞。

三.對掘進(jìn)爆破開挖引起的震動(dòng)危害進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)分析

首先進(jìn)行地震發(fā)生模式的數(shù)據(jù)試驗(yàn)：

某科研小組針對某山體巖溶區(qū)的掘進(jìn)爆破開挖工程進(jìn)行數(shù)據(jù)分析?？蒲行〗M采用了先進(jìn)的測試儀器——EXP3850爆破振動(dòng)儀對地下工程的爆破進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)收集。該儀器可以通過配置的速度傳感器對爆破產(chǎn)生的震動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的手機(jī)，并通過數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)將采集到的數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)上，利用專門的計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析。根據(jù)采集來的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，驗(yàn)證不同爆破方式帶來的不同震動(dòng)幅度。為將來的掘進(jìn)爆破方式以及爆破地點(diǎn)的選擇提供相應(yīng)的參考。

四.掘進(jìn)爆破產(chǎn)生的地震危害控制方法

1采用光面爆破方式進(jìn)行掘進(jìn)爆破

對地下工程進(jìn)行輪廓處理時(shí)，常常采用的爆破方式有兩種，一種是光面爆破方式，另一種則是預(yù)裂爆破方式，但是由于預(yù)裂爆破方式的使用方式過于受限制，有更多需要考慮的因素，同時(shí)，制造出來的爆破震動(dòng)更明顯，因此，還是光面爆破方式的使用頻率更高。光面爆破不僅僅是能夠在需要爆破的地下工程內(nèi)部形成更加完整規(guī)矩的斷面層，對于復(fù)雜地質(zhì)——巖溶地質(zhì)的掘進(jìn)爆破施工，更是能起到對地下工程軟弱圍巖的保護(hù)作用，減少由于炸藥爆破對圍巖產(chǎn)生的破壞，盡量保持開挖區(qū)域內(nèi)圍巖的整體性。此外，正常的光面爆破一般利用不耦合空氣間進(jìn)行炸藥的填充，需要進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)計(jì)算，選擇更為合適的光爆參數(shù)進(jìn)行使用。

2采用微差爆破對巖溶區(qū)地下工程進(jìn)行爆破處理

根據(jù)理論知識(shí)，在進(jìn)行微差爆破操作時(shí)我們應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格注意兩個(gè)參數(shù)的控制，一個(gè)是單位間隔內(nèi)炮孔填充的最大炸藥數(shù)量，另一個(gè)則是兩次爆破的間隔時(shí)間控制。但是，由于現(xiàn)階段實(shí)際條件的限制，使用微差爆破進(jìn)行掘進(jìn)爆破開挖時(shí)，不能精確的對間隔時(shí)間進(jìn)行良好、準(zhǔn)確的控制，也就導(dǎo)致了施工人員不能保證爆破引起的震動(dòng)是否處于可控制范圍，甚至?xí)捎阱e(cuò)誤的間隔時(shí)間差錯(cuò)，導(dǎo)致震動(dòng)幅度進(jìn)一步擴(kuò)大。因此，在利用微差爆破進(jìn)行掘進(jìn)爆破時(shí)，一定要采取間隔時(shí)間的最大值進(jìn)行時(shí)間簡短的設(shè)定，并且將統(tǒng)一炸藥量進(jìn)行多段少量的分配控制，保障爆破安全。

3采用掏槽爆破方式對巖溶區(qū)地下工程進(jìn)行爆破控制

根據(jù)工程實(shí)測的數(shù)據(jù)分析可以證明，掘進(jìn)爆破開挖時(shí)出現(xiàn)的震動(dòng)速度最大點(diǎn)并不是由最大炸藥量來決定的，最可能出現(xiàn)的地點(diǎn)是在掏槽爆破中出現(xiàn)。導(dǎo)致其發(fā)生的原因在于在自由面過少的條件下，爆裂的巖石在夾制作用下進(jìn)一步擴(kuò)大了震動(dòng)的速度。另外，由于掏槽爆破中填充的炸藥量相對較大，并且都集中放了起來，因此，如果要繼續(xù)進(jìn)行分段填充，還是要謹(jǐn)慎的處理單段管內(nèi)的裝藥量，可以從下述兩個(gè)操作中實(shí)現(xiàn)：

①盡量在合理的范圍內(nèi)縮小掏槽眼的深度，將填充的炸藥控制在最小范圍；

②利用上述的微差爆破方式對掘進(jìn)爆破進(jìn)行控制，同樣對炸藥量進(jìn)行多段少量的分配控制。并且將經(jīng)濟(jì)效益等因素考慮進(jìn)去，充分的計(jì)算好最優(yōu)的爆破方式。

4 選擇更適宜的開挖施工技術(shù)

對巖溶區(qū)的地下空間進(jìn)行爆破時(shí)的開挖施工時(shí)，通常采取超前導(dǎo)坑全斷面開挖的施工技術(shù)進(jìn)行掘進(jìn)開挖。主要目的在于兩方面：一是可以通過這項(xiàng)施工技術(shù)，提前對進(jìn)入開挖區(qū)域內(nèi)的巖層泥水進(jìn)行排除，還可以對施工道路前方的地質(zhì)條件進(jìn)行預(yù)先的探測，以便于提高施工的安全性和保障施工人員的人身安全，對爆破開挖區(qū)域內(nèi)的軟弱圍巖也能起到一定的保護(hù)作用；另一方面，超前導(dǎo)坑全斷面開挖施工技術(shù)還能為巖溶區(qū)地下工程提供良好的自由面條件，大大的降低了巖石夾制作用導(dǎo)致的震動(dòng)，進(jìn)一步的降低爆破帶來的震動(dòng)危害。

5其他相關(guān)影響因子

根據(jù)相關(guān)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)及參考文獻(xiàn)，我們能夠得到爆破產(chǎn)生的震動(dòng)頻率一般在100-200赫茲之間，不會(huì)對保護(hù)對象產(chǎn)生大的不利影響，因此，在爆破施工期間，對爆破的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算是十分必要的。此外，我們也應(yīng)當(dāng)進(jìn)行合理的施工技術(shù)管理。施工質(zhì)量管理人員應(yīng)當(dāng)連同施工技術(shù)管理人員，制定嚴(yán)格的管理制度，并且根據(jù)實(shí)際施工狀況對爆破參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的控制與調(diào)整，施工技術(shù)人員也要保證嚴(yán)格遵守施工準(zhǔn)則，以促進(jìn)工程的順利竣工。

結(jié)束語

綜上所述，巖溶區(qū)掘進(jìn)爆破開挖是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，涉及到多門學(xué)科，需要多個(gè)部門和多種專業(yè)技術(shù)人員共同努力，設(shè)計(jì)出最佳的爆破開挖流程，才能更好的對山體進(jìn)行爆破操作，最大力度的減少由于爆破開挖帶來的地震影響，以及對周邊的環(huán)境影響與生態(tài)平衡破壞?？刂坪脦r溶區(qū)地下工程掘進(jìn)爆破開挖帶來的不良影響，實(shí)質(zhì)上也是為施工人員的人身安全著想，更是能提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值。

[1]遲明杰,楊小林.巖溶區(qū)隧道爆破開挖地震危害控制的研究[J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào),2014,14(09):P68-71.

[2]戰(zhàn)軍,張作順,張雪飛.巖溶區(qū)隧道爆破開挖的數(shù)值模擬分析[J].技術(shù)交流,2015年第11期：P61-63.

[3]楊小林,侯愛軍.巖溶隧道掘進(jìn)爆破的地震效應(yīng)和安全標(biāo)準(zhǔn)[J].洛陽工業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),2011(02),Vol.17No.1.

[4]楊小林.巖石爆破損傷斷裂的細(xì)觀機(jī)理及其力學(xué)特性研究[D].北京:中國礦業(yè)大學(xué),2010.

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1007-6344（2016）03-0325-01

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