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摘要：以青岛某基坑爆破工程为例，采用NUBOX-6016型振动测试仪监测爆破振动速度和主振频率，根据《爆破安全规程》对数据进行综合分析，提出后续工程中关于爆破控制和相关参数选取的指导性措施和结论。
关键词：基坑爆破工程爆破振动监测控制
中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：
0 引言
爆破振动是基坑工程爆破的主要危害之一。为保证爆破时场区周边建筑物等的安全，对爆破的振动效应进行监测和控制是必要的。爆破振动实地监测是掌握现场爆破环境条件和施工条件下爆破振动波变化规律的有效手段。以青岛某基坑爆破工程为例，进行爆破振动实测，通过对爆破振动速度、主振频率和爆破振动安全判据综合分析，提出后续爆破中降低爆破振动效应需采取的技术措施和指导性结论。
1 工程概述
工程场区位于青岛市繁华地段，紧邻南北主干道山东路和市政府。基坑工程安全等级为一级，开挖深度13.5～30.6m，支护边坡长度约1520m。依据地质勘察资料，基坑周边的地层从上而下大致为素填土、杂填土、粉质粘土、粗砂、强风化带、中等风化带，内部基底地质条件较好，暴露出花岗岩，岩体属较完整的坚硬岩，基本质量等级为Ⅱ至Ⅲ级。在基坑开挖过程中需进行爆破施工，周边环境复杂，建筑物较多，东侧为香榭丽舍商务酒店，南侧为香格里拉大饭店，西侧为北海宾馆，为了保证周边建筑物等的安全和开挖工程的顺利进行，须实时监控爆破施工，进行爆破振动监测与分析。
2 爆破振动监测项目及监测方法
2.1振动监测仪器
本次爆破振动监测采用NUBOX-6016型振动测试仪，测量精度≤0.3%，测振范围为±300毫米/秒。当爆破振动波传递到测点时，速度传感器把测点的信号采集转换成电信号并传递给NUBOX-6016型振动测试仪，与计算机进行数模转换后将结果输入到电脑进行分析和存储。
2.2测点的布置
根据本基坑工程资料，在基坑东侧的香榭丽舍商务酒店设监测点1个，布设在建筑物地面基础上，爆破点距监测点距离约44.0米，高差约10.0米；南侧的香格里拉大饭店设监测点1个，布设在一楼地梁上，爆破点距监测点距离约60.0米；西侧的北海宾馆一楼和二楼各设监测点1个，分别布设在建筑物一楼基础上和建筑物二楼阳台上。
2.3监测仪器的使用
爆破振速监测的主要设备包括智能信号采集处理分析系统、放大器和传感器。在4个监测区域内的建筑物主体结构上，选取离爆破点最近的侧面上埋设传感器，传感器一组包括竖向、切向和径向3个方向。监测前先将传感器与所测建构筑物调整好方向，然后用粘结剂进行粘结，约5-10分钟后凝固，凝固后与现场爆破单位联系沟通，在爆破单位准备起爆前按下爆破监测仪的记录按钮，等记录完成后再按停止按钮，下次起爆重复上述操作，一直待爆破振动监测完成后移开监测设备及传感器。测试时，起爆与测量仪器的同步通过外触发传感器实现，外触发传感器为高灵敏度元件。爆破后得到加速度曲线，曲线进行编号记录。
2.4反映爆破振动强度的参量
爆破振动判据受到许多因素的影响，目前尚无统一的认识，不同的试验研究提出不同的判据，如速度、加速度、位移、能量比、频率和折算距离等。根据《爆破安全规程》，本次爆破振动判据采用保护对象的质点最大振速和主振频率。
3 监测数据结果与分析
基坑周边建筑物为钢筋混凝土结构房屋，根据《爆破安全规程》，得安全允许标准如表3-1所示。
表3-1爆破振动安全允许标准
保护对象类别 安全允许振速/(cm/s)
<10Hz 10H～50Hz 50H～100Hz
钢筋混凝土结构房屋 3.0～4.0 3.5～4.5 4.2～5.0
注：a.表列频率为主振频率，系指最大振幅所对应波的频率。
b.频率范围可根据类似工程或现场实测波形选取。
c.选取建筑物安全允许振速时，应综合考虑建筑物的重要性、建筑质量、新旧程度、自振频率、地基条件等因素。
爆破振动安全允许距离，按照萨道夫斯基公式计算，
式中：
R—爆破振动安全允许距离，单位为米；
Q—炸药量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大一段药量，单位为千克；
V—保护对象所在地质点振动安全允许速度，单位为厘米每秒；
K、a—与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数。可按表3-2选取，或通过现场试验确定。
表3-2 场区不同岩性的K、a值
根据本工程地质条件，场区基底岩石为坚硬岩石，所以爆破振动速度参数选取K值为50，a值为1.3。
本次监测工作在4个监测区共监测了23次爆破，共得到测试数据207个。从中选取5组具有代表性的监测数据进行分析，选出的监测数据如表3-3所示。
表3-3爆破振动代表性监测数据表
从表3-3可以看出，爆破振动速度涉及多个变量，爆破振动有其自身规律，主要特性为：
（1）单响爆破药量是控制质点爆破振动速度的主要因素。如表3-3中的測试数据所示，当单响爆破药量达到45kg时，径向质点振动最大速度为0.177 cm/s，而单段药量在15kg时的径向质点最大振动速度为0.064 cm/s。
（2）质点爆破振动速度还与测点到爆源的距离有关。测试结果表明：在大体相同的单响爆破药量时，测点到爆源的距离越大，则质点振动速度越小。如表3-3中26#与38#的数据比较中，单响药量差不多相同，并且26#药量比38#药量稍多一些，但是26#的爆心距比38#的爆心距多17m，26#的质点最大振动速度就比38#的最大振动速度小很多。
（3）从监测结果中的爆破振动波形图，可得出爆破主要振动波峰处于200ms以内，所以为了避免两次爆破相互叠加，两次爆破的时间间隔尽量大于200ms。
4 结论
从监测数据上看，监测过程中的基坑爆破振动对周边建筑物的影响非常小，监测过程中一直处于安全稳定状态。通过对爆破振动速度、主振频率和爆破振动安全判据综合分析，得出后续爆破中降低爆破振动效应需采取的技术措施和指导性结论：
（1）对爆破振动效应进行实测是掌握爆破振动变化特性的有效技术手段。
（2）质点爆破振动的速度大小与爆破单响最大药量和测点到爆源中心距离密切相关。因此限制爆破的单响用药量是降低爆破振动的关键。
（3）采用微差爆破。采用微差爆破，降低爆破振动效果很好，尤其是微差间隔大于200ms。
（4）采用防震孔和预裂爆破降低爆破振动效果很好，而且还可以减少钻孔量。
（5）本工程场区基底的岩石暴露也是爆破振动效应弱的重要因素。后续的爆破工程尽量有效利用场区的地形来降低爆破振动效应。
参考文献
[1] GB6722-2003,爆破安全规程[S].北京:人民交通出版社,2003.
[2] 杨文渊.工程爆破常用数据手册[M].北京:人民交通出版社,2002.
[3] 田运生.基坑开挖爆破振动速度的监测和控制[J].有色金属,2004，（6）:35-37.
[4] 宗琦.爆破地震效应的监测和控制技术研究[J]. 岩石力学与工程学报，2008，（5）：938-945.
关键词：基坑爆破工程爆破振动监测控制
中图分类号：TV551.4 文献标识码：A 文章编号：
0 引言
爆破振动是基坑工程爆破的主要危害之一。为保证爆破时场区周边建筑物等的安全，对爆破的振动效应进行监测和控制是必要的。爆破振动实地监测是掌握现场爆破环境条件和施工条件下爆破振动波变化规律的有效手段。以青岛某基坑爆破工程为例，进行爆破振动实测，通过对爆破振动速度、主振频率和爆破振动安全判据综合分析，提出后续爆破中降低爆破振动效应需采取的技术措施和指导性结论。
1 工程概述
工程场区位于青岛市繁华地段，紧邻南北主干道山东路和市政府。基坑工程安全等级为一级，开挖深度13.5～30.6m，支护边坡长度约1520m。依据地质勘察资料，基坑周边的地层从上而下大致为素填土、杂填土、粉质粘土、粗砂、强风化带、中等风化带，内部基底地质条件较好，暴露出花岗岩，岩体属较完整的坚硬岩，基本质量等级为Ⅱ至Ⅲ级。在基坑开挖过程中需进行爆破施工，周边环境复杂，建筑物较多，东侧为香榭丽舍商务酒店，南侧为香格里拉大饭店，西侧为北海宾馆，为了保证周边建筑物等的安全和开挖工程的顺利进行，须实时监控爆破施工，进行爆破振动监测与分析。
2 爆破振动监测项目及监测方法
2.1振动监测仪器
本次爆破振动监测采用NUBOX-6016型振动测试仪，测量精度≤0.3%，测振范围为±300毫米/秒。当爆破振动波传递到测点时，速度传感器把测点的信号采集转换成电信号并传递给NUBOX-6016型振动测试仪，与计算机进行数模转换后将结果输入到电脑进行分析和存储。
2.2测点的布置
根据本基坑工程资料，在基坑东侧的香榭丽舍商务酒店设监测点1个，布设在建筑物地面基础上，爆破点距监测点距离约44.0米，高差约10.0米；南侧的香格里拉大饭店设监测点1个，布设在一楼地梁上，爆破点距监测点距离约60.0米；西侧的北海宾馆一楼和二楼各设监测点1个，分别布设在建筑物一楼基础上和建筑物二楼阳台上。
2.3监测仪器的使用
爆破振速监测的主要设备包括智能信号采集处理分析系统、放大器和传感器。在4个监测区域内的建筑物主体结构上，选取离爆破点最近的侧面上埋设传感器，传感器一组包括竖向、切向和径向3个方向。监测前先将传感器与所测建构筑物调整好方向，然后用粘结剂进行粘结，约5-10分钟后凝固，凝固后与现场爆破单位联系沟通，在爆破单位准备起爆前按下爆破监测仪的记录按钮，等记录完成后再按停止按钮，下次起爆重复上述操作，一直待爆破振动监测完成后移开监测设备及传感器。测试时，起爆与测量仪器的同步通过外触发传感器实现，外触发传感器为高灵敏度元件。爆破后得到加速度曲线，曲线进行编号记录。
2.4反映爆破振动强度的参量
爆破振动判据受到许多因素的影响，目前尚无统一的认识，不同的试验研究提出不同的判据，如速度、加速度、位移、能量比、频率和折算距离等。根据《爆破安全规程》，本次爆破振动判据采用保护对象的质点最大振速和主振频率。
3 监测数据结果与分析
基坑周边建筑物为钢筋混凝土结构房屋，根据《爆破安全规程》，得安全允许标准如表3-1所示。
表3-1爆破振动安全允许标准
保护对象类别 安全允许振速/(cm/s)
<10Hz 10H～50Hz 50H～100Hz
钢筋混凝土结构房屋 3.0～4.0 3.5～4.5 4.2～5.0
注：a.表列频率为主振频率，系指最大振幅所对应波的频率。
b.频率范围可根据类似工程或现场实测波形选取。
c.选取建筑物安全允许振速时，应综合考虑建筑物的重要性、建筑质量、新旧程度、自振频率、地基条件等因素。
爆破振动安全允许距离，按照萨道夫斯基公式计算，
式中：
R—爆破振动安全允许距离，单位为米；
Q—炸药量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大一段药量，单位为千克；
V—保护对象所在地质点振动安全允许速度，单位为厘米每秒；
K、a—与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数。可按表3-2选取，或通过现场试验确定。
表3-2 场区不同岩性的K、a值
根据本工程地质条件，场区基底岩石为坚硬岩石，所以爆破振动速度参数选取K值为50，a值为1.3。
本次监测工作在4个监测区共监测了23次爆破，共得到测试数据207个。从中选取5组具有代表性的监测数据进行分析，选出的监测数据如表3-3所示。
表3-3爆破振动代表性监测数据表
从表3-3可以看出，爆破振动速度涉及多个变量，爆破振动有其自身规律，主要特性为：
（1）单响爆破药量是控制质点爆破振动速度的主要因素。如表3-3中的測试数据所示，当单响爆破药量达到45kg时，径向质点振动最大速度为0.177 cm/s，而单段药量在15kg时的径向质点最大振动速度为0.064 cm/s。
（2）质点爆破振动速度还与测点到爆源的距离有关。测试结果表明：在大体相同的单响爆破药量时，测点到爆源的距离越大，则质点振动速度越小。如表3-3中26#与38#的数据比较中，单响药量差不多相同，并且26#药量比38#药量稍多一些，但是26#的爆心距比38#的爆心距多17m，26#的质点最大振动速度就比38#的最大振动速度小很多。
（3）从监测结果中的爆破振动波形图，可得出爆破主要振动波峰处于200ms以内，所以为了避免两次爆破相互叠加，两次爆破的时间间隔尽量大于200ms。
4 结论
从监测数据上看，监测过程中的基坑爆破振动对周边建筑物的影响非常小，监测过程中一直处于安全稳定状态。通过对爆破振动速度、主振频率和爆破振动安全判据综合分析，得出后续爆破中降低爆破振动效应需采取的技术措施和指导性结论：
（1）对爆破振动效应进行实测是掌握爆破振动变化特性的有效技术手段。
（2）质点爆破振动的速度大小与爆破单响最大药量和测点到爆源中心距离密切相关。因此限制爆破的单响用药量是降低爆破振动的关键。
（3）采用微差爆破。采用微差爆破，降低爆破振动效果很好，尤其是微差间隔大于200ms。
（4）采用防震孔和预裂爆破降低爆破振动效果很好，而且还可以减少钻孔量。
（5）本工程场区基底的岩石暴露也是爆破振动效应弱的重要因素。后续的爆破工程尽量有效利用场区的地形来降低爆破振动效应。
参考文献
[1] GB6722-2003,爆破安全规程[S].北京:人民交通出版社,2003.
[2] 杨文渊.工程爆破常用数据手册[M].北京:人民交通出版社,2002.
[3] 田运生.基坑开挖爆破振动速度的监测和控制[J].有色金属,2004，（6）:35-37.
[4] 宗琦.爆破地震效应的监测和控制技术研究[J]. 岩石力学与工程学报，2008，（5）：938-945.