浅析隧道爆破施工对周围建(构)筑物损伤分析及危害控制

摘要：隧道的爆破施工会对其周围建（构）筑物造成一定的损害，这些损害的发生必定会影响建（构）筑物的结构甚至为造成人员经济损失。所以这一课题一直以来也成为世界建筑行业广泛关注的一个课题。

关键词：爆破施工；损伤分析；危害控制

Abstract: the blasting construction of the tunnel will be built around the caused certain damage, and is bound to affect build those causing the damage, the structure of content and even for causing economic losses. So the subject has been a topic of common concern to become the world's construction industry.

Key words: blasting construction; Damage analysis; Damage control

中图分类号：U455.6文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

前言：本文就隧道爆破施工对周围建（构）筑物损伤分析及危害控制这一课题展开了理论性的分析与研究，主要从隧道爆破施工对周围建（构）筑物损伤分析与隧道爆破施工对周围建（构）筑物危害控制两大方面综合对这一课题进行了分析。

一、隧道爆破施工对周围建（构）筑物损伤分析

炸药用量、种类以及爆破方案和建（构）筑物本身结构等因素都是影响隧道爆破施工对周围建（构）筑物损伤的重要因素。而爆破震动则是主要损伤产生的原因。综合来看，主要从爆破地震波的产生，传播以及最建（构）筑物来分析。下面就爆破震动对建(构)筑物的损伤影响做出具体探讨。

爆破地震波产生阶段

1爆破地震波的产生

介质的局部在外界作用下会发生一定的状态变化，这种现象叫做扰动，扰动在介质中由近到远的传播现象叫做波动，而爆破的发生会造成干扰介质的原有的状态从而引起地震波。

这是由于这种波动在介质中的紊乱传播，从而对周边环境产生了伤害，以下就影响地震波的几个关键因素做出具体的分析：

炸药的影响

一般在分析炸药对地震波的影响时，主要从种类与用量来考虑。经过实验验证，目前很多专家学者都认为炸药的种类是会造成不同地震波的产生的。其中炸药的爆轰压力与炸药的波阻抗都会直接或者间接的引起地震波与爆破效果，而在炸药用量上，通常认为其用量越大，产生的震动效果就越大，结果研究事实也证明了这一点，同时如果炸药用量过小则会使自由面反射的拉伸波效应减小或者延迟，这可能会曾加爆破的震动效应。所以，在炸药的选用山应该十分注意。

段数的影响

目前在实施爆破时，一般都会采用分段装药，研究表明，在使用分段装药后会大大提高降震效果。而段数的多少不仅会影响降震效果，同时还会使爆破产生的地震波作用时间延长。在炸药分段时，应该根据实际情况实际处理。段数越多，主震相会减少，地震波时间会变长，反之，爆破作用时间与地震波都会降低，从而影响震动效应。

装药结构形式的影响

一般装药结构形式分为耦合装药和不耦合结构形式，在不耦合装药的情况下，破碎或者抛掷岩石的爆破能量会变大，这样就提高了炸药的有效利用率，而耦合装药则会较低震动，从而影响震动效果。

炮孔参数的影响

有研究表明，炮孔的孔径 、孔距等会直接影响爆破场地与衰减系数，这样一来就会对爆破的有效波动造成影响。同时不同的掏槽埋孔方式也会对对爆破波动造成一定的影响，从而影响其爆破效果。

起爆方案的影响

定向爆破、微差爆破、控制爆破等都是岩土爆破中常见的爆破方式，而不同的爆破方式对爆破产生的地震波也会有不一样的影响。一般在起爆药包防线发生变化时，其支点振动速率会发生一定倍数的变化。而它与保护目标在垂直方向时，振动速率则是最大的，当药包呈直线分布时，则会使垂直方向的地震波加强。在使用微差爆破时，不同的延迟时间间隔会早晨爆破振动强度不同，只有在一定特殊值间隔时间内其强度才会是最小的。反之，则会是最小的。

最小抵抗线的影响

最小抵抗线是指装药中心与自由面的垂直距离。如果最小抵抗线超过了临界值，会有一部分的爆炸能量在装药爆炸后转化为岩石震动能量。而最小抵抗线太小，则会相应的增加炮孔的布置数量，同时在爆破时，会有大量的能量杯转化为空气冲击波，虽然使震动减小了，但是额外的增加了材料与人力。所以应该选择合适的最小抵抗线。

地震波传播阶段

爆破地震波在传播过程中，主要有反射与折射两种形式一般在地震波在传播过程中遇到岩石中的层理里面、断层面等时层面时或者遇到介质发生变化，地震波会有一部分被反射回来，而另一部则会渗透至第二介质，这就是折射。地震波在传播过程中会逐渐衰减，从而降低波的能量。下面就影响地震波传播的几个因素做出具体分析：

1、地质因素

爆破周围的地形、覆盖层、断层等地质因素都会对地震波的传播造成一定的影响。其中场地表面覆盖层对地震波的影响最为巨大。覆盖层厚度越大，爆破振幅会越大，从而造成作用时间的巨大消耗，其对建(构)筑物的破坏也是最为明显最为严重的。而爆破层的含水率、温湿度、阻尼等也会对爆破震动波造成影响。

2、距离因素

对于爆破振动的距离因素来说，这里主要指水平距离与食指高差。而水平距离的越大，介质中爆破地震波强度会由于阻尼作用而下降，从而使地震波频转变成低频 ，作用时间从而增大。 竖直高差则会把爆破地震波效应放大，反之则降低。

爆破地震波与建(构)筑物响应阶段

1、建(构)筑物的固有频率

考虑爆破地震波的频率对建(构)筑物的破坏时，主观上人为是频率越大，则对建(构)筑物的破坏就越大。而就实质来说，地震波频率虽然与建(构)筑物的固有频率有很大的相关性，但是其破坏作用并不是频率大小造成，应该是地震波频率与建(构)筑物频率想当时才会有破坏作用，也就是共振效应。当两者共振频率相当时，地震波频率的波动非常容易影响建(构)筑物的固有频率，从而造成对其的损坏。

2、地震波对建(构)筑物的作用时间

在大量的工程实践后，人们发现，地震波持续的时间越长，其产生的应力对建(构)筑物的影响也会随之增加，从而产生损伤累计。通常在多次以上的爆破地震波作用后，建(构)筑物的累计损伤会达到一个极限值，最终超过极限值从而遭到破坏。

3、质点的振动速度

在爆破地震波传播至建(构)筑物的过程中，建(构)筑物的质点会发生振动，随着支点的振动速度不断加快，就会加剧对建(构)筑物的破坏形成。所以在爆破时应该注意控制质点的振动速度。

二、隧道爆破施工对周围建（构）筑物危害控制

爆破振动的破坏作用，在大量的事实证明之后，已经是毋庸置疑的事实，一旦其出现，必定会造成人员经济损失。所以做好隧道爆破施工对周围建（构）筑物危害控制工作时，应该从爆源控制做起，然后针对具体对象实施具体措施，最后是在传播过程中做好必要的措施以控制其发展。

1、干扰降振法

在采用微差爆破控制炸药用量与爆破振动，是可以保证施工正常进度的。那么使用这一方法时，各段爆破振动在达到质点一致时，是存在相位差的，所以可以调整爆破时差以抵消其不同相位上的爆破振动波，以此实现干扰降振的效果。

2、控制炸药量

前面提高炸药量对对爆破振动强度有很大的影响，所以，我们可以通过合理的分配各段爆破的炸药量来避免超强振动的发生，以避免爆破损害的扩大。

3、预裂隔振带降振法

为保护建（构）筑物受到爆破振动的影响，可以预先在爆源周围实质预裂带，从而达到建（构）筑物与爆源隔离的作用，预裂带炮孔一般采用单排或者多排设置，且孔要求在半米至一米之间。设置预裂隔振带可以消耗大量的地震波能量，从而有效的降低建（构）筑物的振动。

4、适当的装药结构降振法

目前国外在处理爆破施工对周围建（构）筑物损伤这一问题上，多在施工阶段采用不耦合装药结构方式它不仅可以避免爆破对炮眼周围岩体造成直接冲击，同时还可以有效的降低爆破造成的振动。而低爆速炸药的使用会有效的降低振动量的影响。

结语：

作者通过本文对隧道爆破施工对周围建（构）筑物损伤分析及危害控制做出了深入具体的分析，以求把爆破损害的成因做出具体的呈现，并通过一些现有的处理方法介绍，可以使广大的业界人士着重关注这一课题，从而提出一些更好的方法措施，为我国隧道行业做出一定的贡献。

参考文献：

[1]韦爱勇.控制爆破技术[M].成都:电子科技大学出版社,2009.

[2]顾毅成.工程爆破安全[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2009.

[3]王海亮.工程爆破[M].北京:中国铁道出版社,2008.

[4]颜峰,姜福兴.爆炸冲击载荷作用下岩石的损伤实验[J].爆炸与冲击[J].2009,29(3): 275-280

[5]卿伟等.新型爆破器材在关子岭大断面隧道施工中的应用 [J].重庆交通大学学报（自然科学版）,2010.29(5):700～704.