近距离水工建筑物的减震措施的实施与监测

'近距离水工建筑物的减震措施的实施与监测□广西新港湾工程有限公司梁进摘要：主要是针对离爆破点较近距离的建筑物，在不可避免需实施近距离爆破施工前，根据水下爆破的原理和爆破特点，应采取的爆破施工工艺和减震保护措施，以确保原有建筑物的安全。关键词：近距离水下爆破减震措施一、工程概况1.钦州红水河码头位于广西钦州湾，距钦州市约30km，为广西华润红水河水泥有限公司在钦州港投资的新建码头。新建码头离原有的码头很近，最近面仅约为10.0m；原码头的结构基础是水下抛石的基床，下构是圆筒，上构是砼挡墙及胸墙，如果不采取控制爆破的措施，按常规爆破则可能导致震松基床，基床下沉、码头圆筒出现位移、开裂、码头面下沉、码头砼挡墙、胸墙开裂等事故。2.施工条件根据现场勘查及设计单位提供的地质资料，新建码头的水下基础的基床地质属于强风化岩石及中风化岩，岩石N≥50击，表面有淤泥、泥砂覆盖，爆破岩层厚度4~6m，水深约11m。二、水下爆破的特点及主要减震对策根据多年的水下爆破岩石的施工经验和水下爆破技术理论资料，水下岩体的爆破能量具有下述特点。1.药包在水下岩体内爆炸时，由于水体覆盖影响抛掷作用，并且水下堵塞效果比较好，从而使一部分抛掷能量转化为爆破能量。因此水下爆破时产生的地震效应比同量级陆地岩土爆破大。2.水下爆破时对周围建筑物产生的破坏作用大多是水冲击波和地震波共同引起的。水下钻孔爆破时，炸药爆炸的能量大部分消耗在炮孔周围岩石的破坏、压缩和移动上。水下爆破的地震效应是首先通过水体和岩体，然后传到较近的建筑物或陆地。但爆炸冲击波对水体的作用会形成水冲击波，冲击波冲破水体后会形成空气冲击波；因此冲击波和地震波是对建筑物破坏的主要因素。3.对水工建筑物的保护主要是从设置减震措施、减弱地震波以及削减水冲击波三方面来考虑。三、爆破方案的设计及实施A.对地震效应（地震波）进行控制的方案对地震波的控制主要是通过对爆破方案的设计，采用微差分段起爆和减小单段起爆药量等方法对地震波进行控制。1.施工顺序及施工布置 1．1根据本工程的环境条件及施工船机、地质、岩层厚度等情况，采用F95mm的水下乳化炸药的钻孔爆破法。1．2采用孔内微差起爆法及松动爆破，对码头前沿的岩石爆破由外向内推进。将整个爆区分成A、B二区，先爆A区再爆B区，B区邻近岸边的5排炮眼最后爆破。爆破后，先将A区爆破的岩石开挖，使外侧爆破临空面增加。分区位置如图1所示。2.爆破参数选择水下爆破工程技术方案的核心，是水下爆破参数的选择。从理论上讲，软岩应采用低猛度、低爆速的炸药并采用长微差时间以增加应力波及爆炸气体在岩体中的作用时间；硬岩及软弱夹层、裂隙较发育的岩石应采用高猛度、高爆速的炸药，并采用短微差时间使爆破能量依次迅速释放避免爆破气体泄漏及应力波迅速衰减。根据多年的水下爆破的经验并结合本工程A区的爆破的震动测试以及爆破的效果,爆破的参数主要确定如下：炮孔直径F=110mm；孔距a=2.2m、排距b=2.0m、超深△h=1.5~2m(根据区段来确定)。水下钻孔爆破采用垂直钻孔形式，布孔方式采用梅花形。炮孔装药采用孔底起爆的连续装药结构；药包使用药卷密度高密度的水下乳化炸药，并用尼龙绳与竹片捆扎、吊放，吊放时可用竹棍协助下放。施工中采用GPS配合钻机船钻孔定位，以保证钻孔准确，尽可能避免漏炸、欠炸现象。3.爆破网络设计3.1微差按毫秒延期电雷管在孔内外的位置和间隔时间可分为两部分，即同一排炮孔间的微差时间及排与排间的微差时间。3.2本工程综合采用以上两种微差混合起爆系统，采用在每个炮孔内装2发高精度防水耐压导爆管毫秒延期电雷管，实现孔内微差，电雷管延期时间的选用间隔使装药起爆产生的地震波峰不相互叠加。选定段间时间间隔≥50ms，以削弱爆破震动和水中冲击波的迭加。即选用1、3、5、7、8……至15段导爆管毫秒雷管。aDCBA至船上 aabbb图中：A、B、C、D表示雷管段别，a为孔距，b为排距。图2微差爆破网路示意图B.通过设置减震孔减弱地震波对建筑物的震动减震措施：在距靠近建筑物的第一排爆破孔2.0m外采用F110mm的水下潜孔钻机钻2排密集减震孔，两排孔采用梅花形布置，孔径约100mm，孔间距约0.8m，排距1.0m，孔深比需炸礁的岩面底标高低1.5m，以阻隔爆破地震波，以减弱地震效应。C.气泡帷幕措施减弱水的冲击波1.水下爆破必然会产生一定的水击波压力，采用经验公式计算：P=11.47(Q1/3/R)0.95式中P为水击波压力，Mpa；Q为单段最大药量，kg；R为距爆区的距离，m；11.47为由其它各种复杂因素确定的系数。水下爆破产生的水击波压力大小与单段最大药量和起爆距离有关，这是影响其大小的两个内部因素。由于起爆距离已定，无法通过增大起爆距离来实现水击波压力降低，对水击波压力的控制就变成是对单段起爆药量的控制。但由于炸礁松动爆破的需要，无法减小单段起爆药量，因此，采取气泡帷幕方案来减弱水的冲击波的危害。气泡帷幕的原理是利用压缩气体从气泡帷幕管的小孔中喷出，并在水中形成一排连续上升的帷幕状气泡空气墙，当爆破形成的水击波通过这一气泡帷幕墙时，由于气体的可压缩性质，使冲击波的动能转化为受压缩气泡的内能，内能通过气泡的膨胀过程中释放出来，水击波压力通过气泡帷幕墙时就会被衰减，从而起到保护水下建筑物的作用。2.气泡帷幕具体实施方案将用无缝钢管制作的帷幕管，管上布置适当孔径和密度的小孔，利用空压机提供连续压缩空气，并通过高压气胶管与钢管相连，构成一根柔性气泡帷幕管，放置在水下水工建筑物前约2.50m水中，并用直立的钢管固定，气泡帷幕管两端封堵固定由高压胶管连接至空压机。 四、爆破震动的监测为了确保码头基础及码头水工构筑物的安全，在爆破过程中实施震动监测，以校核爆破设计的参数和方案的可靠性，也可收集与爆破方案相关的参数，积累经验或随时根据爆破震动的情况调整爆破方案和工艺。本次爆破工程测震仪采用DSVM—4C爆破震动自记仪，拾震器采用ZCC—200型磁电式速度传感器。爆破震动测试系统如图4。数据存储器DSVM—4C型测震仪ZCC—200型拾震器分析处理系统：打印结果计算机分析数据存储器测震仪专用专用软件软件图4爆破震动测试系统框图每次爆破进行前，即在码头面上每个测点位置垂直安放拾震器，每个测点测取垂直震动速度作为安全评价的参数。经过监测，本工程爆破时的震动速度均小于2~3ｃｍ/ｓ〈5ｃｍ/ｓ，满足了施工规范的要求。五、爆破效果经爆破后清碴检验，爆破后礁石完全满足了抓斗挖泥船的清碴要求，码头的标高未发现下沉，圆筒未产生下沉、偏移、错位；挡墙和胸墙也无开裂，确保了码头的安全。六、几点体会1.本工程的水下控制爆破工程施工中，采取毫秒微差爆破技术、压缩空气气泡帷幕和减震孔排等防护技术措施是非常有效的，可消减冲击波压力30%～50%，降震20%～60%，确保了船只、人员及码头构筑物的安全。2.在控制爆破工程中，爆破震动监测是保证工程施工安全与施工质量的基础，它既可起监督作用，也可为逐步完善爆破设计和施工提供依据，是爆破设计和施工的重要措施。监测结果表明，减震孔具有很好的减震效果。3.在不同环境下对一次齐爆药量K、a值的确定，应进行试爆来考虑。■ 参考文献：[1]刘家豪主编.水运工程爆破施工规范.人民交通出版社，1998.[2]杨光煦.水下爆破工程[M].北京:海洋出版社,1992.[3]冯叔瑜，马乃耀.爆破工程[M].北京:铁道出版社,1980.'