3、爆破震动安全控制实例
3.1向家坝水电站爆破安全控制
向家坝水电站是坝址位于四川省宜宾县与云南省水富县交界的金沙江向家坝峡谷出口处，左岸为四川省宜宾县．右岸为云南省水富县，距水富县城仅3公里，整个开挖工期约6年。工程施工初期，由于左岸公路与水富县城仅一江之隔，爆破施工控制不当，发生了爆破飞石过江，并有居民反映房屋受到爆破振动影响产生裂缝以及爆破噪声影响正常生活等问题。水富县城位于峡谷地带，由于反射作用使得爆破噪声得以加强，人们在心理上感觉爆破产生了很大危害。紧邻坝址下游右岸为云天化工厂，厂内部分在线设备要求无震动（允许振动位移为2
m
m），大规模开挖爆破位于左右岸坝肩边坡和坝基，这些开挖区距离云天化生活与生产区更近，为确保工程顺利进行，同时保护周围建筑物安全，减少人们心理上的反应，在大规模开挖爆破施工前，根据现场试验和需保护物调查制定了严于《爆破安全规程》（GB6722—2003）而又宽于云天化厂方要求的爆破安全控制标准，见表3-l。在近3年（目前还在进行）的爆破安全监测中（每天均在规定时间多处进行爆破），朱发现超安全控制设计标准的爆破振动，原有房屋裂缝未产生进一步扩展，云天化内在线设备末发生因爆破而引起的停机事故，爆破朱对爆区周围的居民生活和心理带来不利影响，表明向家坝水电站开挖爆破安全控制标准是可行的，即保证了需保护物的安全，又保证了施工正常进行。
摘
要：本文参照地震的抗震设计思想并结合部分工程实例分析，提出了适合大规模城区频繁爆破以及高耸建筑物拆除爆应按建筑物抗震设计烈度降2度来确定其爆破振动允许标准。
关键词：爆破 地震烈度 振动 标准
1、概述
《爆破安全规程》（GB6722．2003）第6.2.2条规定“地面建筑物的爆破振动判据，采用保护对象所在地质点峰值振动速度和主振频率：……”，并给出了不同建筑物承受不同频率范围爆破振动的安全允许标准。然而，已有工程实例表明采用上述爆破振动安全允许标准进行爆破安全控制，部分需保护建筑物仍产生了损坏。为此，作者结合部分工程实例并参照建筑物抗震设计思想，提出了适合大规模城区频繁爆破以及高耸建筑物拆除爆破的振动安全允许标准的制定方法。
2、地震抗震设计思想
目前，世界各国普遍趋向于采用多级设防的抗震设计思想，即采用“小震不坏、中震可修、大震不倒”的三级设防。这一抗震设计思想常表示为以下三个要求：“在小震（多遇地震）作用下，结构物不需修理，仍可正常使用：在中震（偶遇地震）作用下，结构物无重大损坏，经修复后仍可继续使用：在大震（罕遇地震）作用下，结构物可能产生重大破坏，但不致倒塌”。
小震是发生机会较多的地震，一般将小震定义为地震烈度概率密度曲线上的峰值所对应的烈度，即众值烈度地震，当基准设计期为50年时，众值烈度的超越概率为63.2％。中震烈度一般采用中国地震烈度区划图所规定的基本烈度，当基准设计期为50年时，基本烈度的超越概率为10
%。大震烈度在50年内的超越概率约为2％-3％。基本烈度与众值烈度相差不足2度，与罕遇烈度相差约1度。
地震烈度是指地震发生时，在波及范围内一定地点地面振动的激烈程度。地面振动的强弱直接影响到人的感觉的强弱，器物反应的程度，房屋的损坏或破坏程度，地面景观的变化情况等。我国目前采用的是12个烈度等级划分烈度表，具体见表2.1。
表2-l 中国地震烈度表
4、xx地震与爆破振动波形比较
向家坝爆破安全监测期间经历了2006年7月22日、8月25日和29日，盐津发生的三次地震，监测区所在的水富县有明显震感。云天化生活区79号楼六楼（13#）和35号楼一楼（17#）两测点为24小时监测点，3次地震均记录到完整的震动波形，实测xx地震震动峰值见表4-1。
表4-1 盐津地震实测震动峰值
盐津二次地震均位于豆沙镇（北纬28.0度，东经104.2度），距离水富约100km，因此，17#测点（35号楼一楼）的实测值可以代表整个云天化生活区和生产区的地表震动，也就是说，17#测点的实测值可以代表79号楼一楼的振动情况。从表4-1可以看出，随一楼的震动峰值增加，振动放大系数增加，也可以说，振动能量越大，高楼的振动反应越强烈。79号楼长期统计得出的爆破振动放大系数为1.44，小于地震时的放大系数，说明同样震动峰值条件下，爆破振动危害要小一些。从另一个方面米讲，震源能量越大，在不同距离上的同样震动量级产生的危害是不同的，如：1kgxx爆破，在8m处房屋基础产生了5cm／s的质点振动速度，1000kgxx爆破，在100m处房屋基础同样产生了5cm／s的质点振动速度，而后者对房屋的危害要大得多。
图5-1和图5-2给出了云天化生活区79栋6楼的实测地震波和爆破震动波形，实测到的均是震动响应，二者水平向的振动均大于竖直向震动，xx地震虽然总作用时间较长，达几十秒，但产生相对较大震动的时间也仅为几秒钟。由于爆破还产生了空气超压，在爆破震动响应过后，还产生了空气超压引起的二次震动，爆破噪声也会对人们心理产生一定影响。
虽然爆破振动产生的危害要小一些，由于一般人们对xx地震的心理承受能力大于爆破振动的心理承受能力，因此，有必要按多级设防的抗震设计思想中的“小震不坏”来进行爆破安全控制。
烈 度 在地面上的感觉 房屋震害程度 其他震害现象 水平向地面振动
震 害
现 象 平均震害指数 峰值加速度
m/s2 峰值速度
m/s
I
无感
II
室内个别静止中人有感觉
III 室内少数静止中人有感觉 门、窗轻微作响
IV 室内多数人、室外少数人有感觉，少数人梦中惊醒 门、窗作响
V 室内普遍、室外多数人有感觉，多数人梦中惊醒
门窗、屋顶、屋架颤动作响，灰土掉落，抹灰出现微细裂缝，有檐瓦掉落，个别屋顶烟囱掉砖
（0.22～0.44） 0.03
（0.02～0.04）
VI 多数人站立不稳，少数人惊逃户外 损坏—墙体出现裂缝，檐瓦掉落，少数屋顶烟囱裂缝、掉砖 0～0.10
河岸和松软土出现裂缝，饱和沙层出现喷沙冒水；有的独立砖烟囱轻度裂缝 0.63
（0.45～0.89） 0.06
（0.05～0.09）
VII 大多数人惊逃户外，骑自行车的人有感觉，行驶中的驾乘人员有感觉
轻度破坏—局部破坏，开裂，小修或不需要修理可继续使用 0.11
～
0.30 河岸出现塌方；饱和沙层常见喷沙冒水；松软土地上地裂缝较多；大多数独立砖烟囱中等破坏。 1.25
（0.90～1.77） 0.13
（0.10～0.18）
VIII度及以上（略）：房屋损坏；路基塌方；地下管道破坏等。
3．2某烟囱爆破触地震动影响
某热电厂1=烟囱为钢筋混凝土结构，高1OOm，因治污减排需要而拆除。待拆除烟囱西北侧10m处为待拆主厂房、150m处为网控室（位于烟囱定向倒塌的右前方）：西南侧140m处为2#钢筋混凝土烟囱（正在运行，后续将拆除。位于烟囱倒塌的正前方）；东南侧11m为地下管线（与烟囱倒塌方向平行）、33m处为水处理室：东北侧70m为点火油库（油灌）。
爆破设计1#烟囱采用向西南侧（2#烟囱方向）定向倒塌的爆破拆除方案。爆破时共布置了4个振动测点，分别为：
（1） 1#测点布置在爆区西南侧2#烟囱的基础上：
（2） 2#测点布置在距离爆区最近的正在运行机组的控制室内；
（3） 3#测点布置在水处理室距离烟囱顶部触地点最近的基础上；
（4） 4#测点布置在水泵中继控制室的基础上。
各测点进行3个方向（竖直向、水平径向和水平切向）的爆破振动监测。实测烟囱定向倾倒触地震动见表3-2。
5、结束语
（1）城区大规模土岩爆破震动和高耸建筑物拆除爆破定向倾倒产生的触地震动峰值范围与对应的震害现象与中国地震烈度表描述的基本一致；
（2）应按多级设防的抗震设计思想中的“小震不坏”来确定爆破质点振动允许标准，即按众值地震烈度（基本地震烈度降2度）来确定爆破振动允许标准范围；
（3）目前我国大多数地区按Ⅵ度设防，爆破应按Ⅳ度地震的允许值进行安全控制，建筑物基础的允许振动速度（水平向）仅为1Omm／s～20mm／s，爆破近区取上限，远区取下限：地震基本烈度Ⅶ度以上高烈度区可按GB6722-2003中表4的规定进行爆破安全控制。
爆后宏观调查发现，水处理室天花扣板振落多块，窗户玻璃振破一块：水泵控制室内天花扣扳振落多块：2#烟囱顶部爬梯局部震脱，向外悬挂，但未掉落。各机电设备运行正常，需保护建筑物主体结构未产生破坏。
从实测数据和宏观调查资料来看：房屋基础质点振动速度达到GB6722-2003爆破振动安全允许标准的下限20rnm／s时，位于1楼的天花板就有多块振落，此外，曾经有多个工程（其中有洞室爆破和城区大规模土岩控制爆破）,，发生了在实测爆破振动接近GB6722-2003允许值时,，发生吊灯脱落或房屋墙壁产生细微裂纹扩展现象。爆破在水处理控制室及水泵中继控制室基础产生的质点振动速度值处于V度地震的峰值速度范围，产生的震害现象与V度地震所描述的震害现象一致。爆破时观察发现，2#烟囱受爆破震动时，烟囱内的粉尘从烟囱上部裂缝中逸出，很明显受到了有害影响，好在该烟囱也即将拆除。从烟囱爆破过程中的震害现象来看接近Ⅵ度，实测烟囱基础的质点震动速度也接近Ⅵ度地震的峰值速度下限。
从实测数据和宏观调查资料还可以得出：运行中的机电设备能承受超规范允许值的振动，其它工程实例也证明了这一点。
从以上监测资料和宏观调查结果可以看出，高耸建筑物定向倾倒触地产生的质点震动速度峰值所对应的震害现象与中国地震烈度表所描述的基本一致。
