爆破震动衰减公式在三峡地下厂房开挖中的应用.pdf

第 42 卷 第 16 期 2 0 1 1 年 8 月 人 民 长 江 Yangtze River Vol． 42，No． 16 Aug． ， 2011 收稿日期: 2011 － 06 － 28 作者简介: 陈 卓，男，工程师，主要从事水电工程施工组织设计工作。E － mail: chenzhuoyl@ 163． com 文章编号: 1001 － 4179( 2011) 16 － 0102 － 04 爆破震动衰减公式在三峡地下厂房开挖中的应用 陈 卓，徐 敬 新，刘 晓 军，黄 宁 ( 长江勘测规划设计研究有限责任公司 施工设计处，湖北 武汉 430010) 摘要: 在三峡地下电站厂房洞室爆破开挖施工中，为降低爆破震动影响，根据现场小型爆破试验，以及实际开 挖中的爆破振动监测成果，提出了爆破质点振动速度衰减规律公式，在后续施工中，运用该公式控制和调整钻 爆参数、起爆方式，达到了控制爆破规模，降低爆破震动效应、控制洞室围岩变形的目的，确保了施工期爆区周 围建筑物的安全稳定。 关 键 词: 爆破震动衰减公式; 爆破开挖; 地下电站; 三峡水电站 中图法分类号: TV542 文献标志码: A 1 工程概况 三峡工程地下电站位于三峡坝址右岸白岩尖山体 内，进口接上游茅坪溪，尾水出口位于下游风箱沟，机 组中心线与右岸坝后厂房同轴线。地下电站共布置 6 台机组，采用一机一洞布置。主厂房尺寸为 311． 30 m ×32． 60 m ×87． 3 m( 长 × 宽 × 高) ，围岩主要为前震 旦系闪云斜长花岗岩和闪长岩包裹体，其间侵入有细 粒花岗岩脉和伟晶岩脉等酸性岩脉，区内断层较发育。 主要采用预裂爆破和梯段爆破方法分Ⅰ ～Ⅸ共 9 层开 挖。主厂房开挖顺序见图 1。 主厂房洞室跨度大、边墙高、埋深浅，伴有不稳定 块体，各侧边墙均有较大断面洞室与之相交，开挖后保 留体较单薄，岩体挖空率高。地下厂房爆破开挖施工 时，大坝混凝土浇筑施工处于高峰期，周边部分重要建 筑物及施工设施已建成运行。因此，地下厂房开挖时 产生的爆破震动影响不容忽视。 2 爆破振动安全控制及质点振速衰减公式 为了尽量降低爆破震动影响，在施工过程中，根据 现场小型爆破试验及实际开挖过程中爆破振动监测成 果，研究提出爆破质点振动速度衰减规律公式，并用于 指导后续的实际开挖施工，通过控制和调整钻爆参数、 起爆方式，达到控制爆破规模、降低爆破震动效应的目 的，确保施工期爆区周围建( 构) 筑物和重要施工设施 安全稳定。 图 1 地下厂房开挖分层示意( 高程: m) 第 16 期 陈 卓，等: 爆破震动衰减公式在三峡地下厂房开挖中的应用 2． 1 爆破振动安全控制原理 爆破振动安全控制的实质是将爆破质点振动速度 控制在允许的范围内。目前，一般采用萨道夫斯基公 式预测爆破质点振速，即: V = K( Q1 /3 /R) α ( 1) 式中，Q 为同段起爆的最大药量，kg; R 为爆源至计算 点之间的距离，m; α 为与地质条件有关的地震波衰减 系数; K 为与岩石性质、爆破方法等因素有关的系数。 式中 Q 和 R 均可以事先取得，而 K 和 α 的取值则 要根据以往类似工程的经验类比，并结合现场小型爆 破试验及实际开挖过程中爆破振动监测成果反推得 出，并加以修正。 2． 2 爆破振动安全控制标准的确定 地下电站厂房系统洞室开挖过程中，重点对爆区 附近下列部位进行爆破震动跟踪监测: 已形成的洞室 顶拱、阻滑键、岩锚梁，已形成的邻近洞室及新近喷护 的支护系统，附近新浇混凝土，水厂的水池和民房; 同 时结合洞室开挖施工，进行洞室自身和相邻洞爆破震 动规律性测试。 根据《爆破安全规程》规定［1］，结合有关工程的实 践经验，各动态监测部位的最大质点振动速度安全控 制标准见表 1。 表 1 爆破振动安全控制标准 cm /s 监测部位 质点振速安全控制标准 新浇混凝土( 0 ～ 3 d) 1． 5 ～ 2． 0 新浇混凝土( 3 ～ 7 d) 2． 0 ～ 3． 0 新浇混凝土( 7 ～ 28 d) 3． 0 ～ 5． 0 混凝土( 龄期 ＞ 28 d) 5． 0 ～ 8． 0 电气设备、仪表 0． 9 ～ 1． 2 灌浆区 ≤2． 0 洞室围岩 ≤10． 0 预应力锚索( 杆) ≤5． 0 一般砖房 2． 0 ～ 3． 0 2． 3 爆破振动监测系统 爆破震动监测采用电测法测量爆破最大质点振动 速度。为了全面准确地了解爆破地震效应，对各动态 监测部位都进行竖直向分量和水平向分量测量。 监测系统采用 DZJ － 70 型和 CZS － ZP28 型拾振 器采集震动信号，采用 exp3850 型爆破自记仪自动记 录，采用计算机配 exp3850 界面专用分析软件进行分 析和处理，打印机打印成果。 2