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神华集团青龙寺煤矿铁路站场爆破施工补充方案设计人：刘俊山审核人：关景华府谷县隆安爆破工程有限公司二〇一二年七月二十八日一、工程概况：由于神华集团青龙寺煤矿铁路站场爆破工程施工中，一部分新建厂房、烟筒等建筑物、构筑物陆续完工，爆破施工中必须加以保护，保护它们的安全。这给爆破施工带来了极大的困难。1、爆破现场的情况及周边环境爆破作业现场位于被保护目标的北侧，爆破作业面高出地平面（以烟筒的地平面为准）15米，爆破最终保留平面高出地平面2．7米，其周边环境为：新建厂房、烟筒等建筑物、构筑物等均在爆破施工现场南侧，在地平面上，有1#、2#单身公寓楼；无轨胶轮车库；高50米砖砌烟筒一座，分别距爆破现场最近点距离为：16．8米、10．3米、12．5米，其余方向无保护目标。详见爆破施工现场周边环境图（图1）。2、被保护目标的特点新建成的1#、2#单身公寓楼；无轨胶轮车库；高50米砖砌烟筒一座均为此次爆破施工中被保护的重点目标，其设计抗震强度为：6级3、爆破地震的特点爆破地震与天然地震一样，都是由于能量释放，并以地震波形式向外传播，引起地表振动而产生的破坏效应。它们造成的破坏程度又都受地形、地质等因素的影响。但天然地震发生在地层深处，其造成破坏的程度主要决定于地震能量（震级）与距震源的远近。爆破地震的装药则是在地表浅层爆炸的，其造成破坏的程度主要决定于装药量与距震源的远近。分析大量天然地震与爆破的科研数据后。得出以下几点认识：（1）、爆破地震振动幅度的数值虽大，但衰减很快，破坏范围并不大，天然地震振幅度的数值虽小，但衰减缓慢。破坏范围比前者大得多；（2）、爆破地震地面加速度震动频率较高（约10～20Hz以上），远超过普通工程结构的自振频率。天然地震地面加速度震动频率较低（一般2～5Hz）。与普通工程结构的自振频率相接近；（3）、爆破地震持续时间很短（以万吨爆破为例，在近区仅1s左右）。天然地震主震持续时间多在10～40s间。由上可得重要结论：在其处测得的爆破地震参数值（地面振动的速度或加速度值），是不能套用参数相等的天然地震烈度来估计该处破坏后果的。爆破地震的实际破坏效果要比相同烈度的天然地震小得多。例如，万吨爆破时，在某厂房测得参数值相当天然地震烈度8度，但宏观调查并未发现房屋结构有任何破坏现象。4、爆破振动速度与破坏程度的关系4-1爆破振动强度的衡量标准爆破地震破坏的强弱程度称为振动强度或振动烈度。振动强度可用地面运动的各种物理量来表示，如质点振动速度、位移、加速度和振动频率等。但是，通过对大量爆破振动量测数据研究后得出，用质点振动速度来衡量爆破振动强度更为合理。理由是：（1）、质点振速与应力成正比，而应力又与爆源能量成正比，因此振速即反映爆源能量的大小。（2）、以质点振速衡量振动强度的规律性较强，且不受频率变化的影响，美国矿业局用回归分析法处理了美国、加拿大和瑞典三国的实测数据，这三组数据是使用不同仪器在不同施工条件下建成的住宅中试验量测所得。结果得出一条质点振速不随频率而变化的等值直线。这充分说明，以质点振速作为安全判据，可适用于不同的测量仪器，不同的测量方法和不同的爆破条件。（3）、质点振动速度与地面运动密切相关。分析大量实测数据表明，结构的破坏与质点振动速度的相关关系比位移或加速度的相关关系更为密切。（4）、质点振动速度不受地面覆盖层类型和厚度的影响，而地面运动的多数参数则都会受到影响。例如在低弹性模量的土壤中，应力波传播速度低；随覆盖层厚度增加，振动频率明显下降，地面质点位移就会增大。在不同类型和不同厚度和覆盖层中进行的试验结果表明，虽然地面运动的多数参数会随着覆盖层厚度的变化而变化，但对于引起结构破坏的质点振动速度却未受到明显影响；因此，将质点振动速度作为衡量爆破振动安全判据是有利的。目前我国也和大多数国家一样，以质点振动速度作为衡量爆破振动烈度的判据。一般情况下，把爆破振动速度控制在《爆破安全规程》规定的范围内，可以保证正常房屋不致受到破坏。特殊环境下实施爆破时可以根据房屋的实际抗震能力及设计抗震烈度值来确定其爆破振动速度的极限值（表16-1-3）。表16-1-3抗震烈度与相应的地面质点运动速度值建筑物设计抗震烈度（度）567允许地面质点振动速度（cm／s）2~33~55~84-2爆破振动速度与破坏程度的关系岩石开始破坏的振动速度是50~100cm／s。我国虽未制定统一规程，但有实测数据可供参考（表16-1-4）。不同振动速度下结构物的破坏程度见表(16-1-5)。表16-1-4地面最大振动速度与破坏现象的关系Vmax（cm／s）对建筑物和结构物对地表＜2.5无损坏无变化。2.5～5.0简易房屋轻微损坏。高陡坡上碎石、砾石、土少量坍落。5～10简易房屋损坏，一般房屋轻微损坏，地下坑道两邦松动，小石块少量震落。陡坡上孤石悬石位移、滚落、覆盖层中出现小裂缝，堆积层与基岩交界处产生裂缝。10～25简易房屋破坏，一般房屋损坏，砂浆地面裂缝，地下坑道局部坍方，涵洞伸缩缝地下管道接头可能轻微变位。土夹石边坡轻微坍方，岩石边坡个别坍落，砂土、弃石碴开始坍散，地表出现裂缝，临空面处原有裂缝扩张，节理面轻微错动。25～50建筑物破坏、严重破坏，地下坑道顶板落石，坍方甚多，涵洞、地下管道挤压变形，砼结构开裂。土夹石边坡大量坍方，岩石边坡少量坍方，地表有较多裂缝，陡坡处出现大裂缝，公路路面局部破坏，岩石顺层理、节理面错动、张开、挤压。＞50建筑物严重破坏，地下坑道严重坍方，甚至震垮堵死，涵洞、地下管道毁坏，砼结构物破坏。顺层理面大块岩体可能崩落，地面割裂，有很多大裂缝，公路严重破坏，基岩露头产生裂纹，部分岩石破碎，大块坚石位移。表16-1-5不同振动速度下结构物的破坏程度结构物名称振速（cm/s）破坏程度结构物名称振速（cm/s）破坏程度土窑洞0.5无碎块掉落岩石稳定的矿山巷道30.0轻微损坏固定安装的水银开关1.5跳闸钢筋混凝土（C20）涵洞50.0无损坏电视台的建筑物3.5无损坏建筑物60.0严重破坏一般建筑物5.0抹灰裂缝钢筋混凝土（C20）隧道100.0无损坏工业建筑物、运输栈桥10.0无损坏机械设备（泵、空压机）100.0轴不正单层钢骨架建筑物20.0无损坏混凝土底座上预制金属结构物150.0底座破裂一般房屋20.0破坏建筑物150.0全部破坏混凝土（C14）支护的隧道25.0无损坏巷道顶壁和混凝土支座234严重破坏4-3建筑物允许的爆破振动速度对于一般建筑物，许多国家在实际应用中将“墙壁的抹灰层出现裂缝或脱落”视为“开始破坏”，并以此为标准，规定建筑物允许的振动速度。例如，美国、加拿大、瑞典等国家将一般建筑物允许的极限振动速度规定为2in／s（5.1cm／s）、允许的振动加速度为0.1g；前苏联将一般建筑物允许的最大振动速度规定为10cm／s）。这是美国、加拿大、瑞典、前苏联等国家的学者早期对完好的砖、石结构房屋进行振动试验的成果。但根据我国房屋建筑的实际情况、建筑材料、结构、新旧状况及破损程度各不相同，抗震能力差别很大，一律采用5cm／s仍会破坏某些房屋。这个规定还没考虑爆破振动对电气设备的影响，国内矿山爆破已多次出现爆破振动引起电闸跳闸的事故。这个规定也没有考虑经常爆破的重复振动对结构的影响。在国外，近几十年来对爆破振动安全判据的规定有越来越严格的趋势。例如，美国在规定2in／s破坏判据时，还建议一些没有测振仪器的矿山在爆破设计中用比例距离50in／lb1／2作为确定允许装药量的依据，在这一比例距离处观察到的最大质点振动速度是0.4in／s（相当于1cm／s）。综上所述，一般情况下把爆破振动速度控制在1cm／s以内，可以保证任何正常房屋不致受到破坏。我国《爆破安全规程》（GB6722-86）对主要类型的建（构）筑物地面质点的安全振动速度规定见表（16-1-6）；表（16-1-7）至表（16-1-9）列举了一些其它国家规定的爆破振动安全允许的标准，仅供参考；对于已经损坏的建筑物和坚固的钢筋混凝土结构物，其允许的振动速度见表（16-1-10）；对新浇灌的混凝土，其允许的振动速度分别见表（16-1-11）和表（16-1-12）。表16-1-6《爆破安全规程》规定的建（构）筑物地面质点的安全振动速度建（构）筑物名称允许振速（cm/s）建（构）筑物名称允许振速（cm/s）土窑洞、土坯房、毛石房屋1.0交通隧道15.0一般房屋、非抗震的大型砌块建筑物2.0~3.0围岩不稳定但有良好支护的矿山巷道10.0钢筋混凝土框架房屋5.0围岩中等稳定有良好支护的矿山巷道20.0水工隧道10.0围岩稳定但无支护的矿山巷道30.0表16-1-7德国规定的爆破质点振动合速度安全标准（BRD-DIN4150）建（构）筑物类型频率（Hz）振动合速度（mm/s）频率（Hz）振动合速度（mm/s）频率（Hz）振动合速度（mm/s）工业建筑及商业建筑102010~5020~4050~10040~50民用建筑10510~505~1550~10015~20敏感性建筑10310~503~850~1008~12表16-1-8瑞士规定的爆破质点振动合速度安全标准建（构）筑物类型频率（Hz）振动合速度（mm/s）频率（Hz）振动合速度（mm/s）钢结构、钢筋混凝土结构10~603060~9030~40砖混结构10~601860~9018~25砖石墙体、木楼阁10~601260~9012~18历史性敏感建筑10~60860~908~12表16-1-9印度规定的爆破质点振动速度安全标准建（构）筑物类型频率质点振动速度（mm/s）频率质点振动速度（mm/s）一般民房24Hz5.024Hz10.0工业建筑24Hz12.524Hz25.0古建筑物24Hz2.024Hz5.0表16-1-10已损坏建筑物和坚固钢筋混凝土结构物的允许振动速度（cm/s）建（构）筑物的完好状况允许振速建（构）筑物的完好状况允许振速接近倒塌的或有历史价值的建筑物0.2有轻微陷凹但仍完整未损的建筑物1.0泥浆砌筑土坯木结构房屋0.4坚固的钢筋混凝土结构（船坞坞壁、机器底座等20.0有可见裂纹的砖砌建筑物0.5表16-1-11新浇灌的混凝土的允许振动速度（1）混凝土龄期（h）初凝前72h前72~168168~672允许振动速度（cm/s）5.751.651.65~4.64.6~7.0表16-1-12新浇灌的混凝土的允许振动速度（2）混凝土龄期（d）0~0.51.0~3.03.0~7.07.0~28.028d允许振动速度（cm/s）10.01.0~2.52.5~7.07.0~10.010.05、施工的安全要求：爆破施工中必须保证被保护建筑物及构筑物的绝对安全。二、爆破施工技术方案设计：2.1施工方案编制原则精心设计与施工，爆破过程中严格控制爆破震动及爆破飞石，确保周围已有建(构)筑物、设备及人员的安全；回填施工时，应注意保护场地现有构筑物、地下管线等设施，确保不受损坏。现状排洪河流应予以保留。2.2施工方案编制依据2.2.1国家、地方法规、条例1)《中华人民共和国环境保护法》；2)《中华人民共和国矿产资源保护法》；3)《中华人民共和国矿山安全法》；4)其它必须遵守的国家、地方的法规、条例。2.2.2技术规范及行业标准1)国家标准《爆破安全规程》GB6722-86；2)国家技术监督局《土方与爆破工程施工及验收规范》GBJ201-83；3)国家技术监督局《施工机械安全操作规程》；4)《中华人民共和国民用爆炸物品管理条例》；5)国家和地方政府颁布的有关技术法规和规范。2.2.3现场勘察及有关技术文件1)周围环境情况；2)业主提供的场地地貌资料；3)山体表层植被及地形地质资料；4)工程所在地水文、气候资料；5)业主有关爆破开挖、场地平整工程量及质量要求。2.2.4调查与咨询1)周围环境与地下管线等设施情况；2)当地建材、柴油及炸药火工品供应情况。2.3爆破施工方案设计2.3.1爆破方法选择山体爆破开挖时，爆破震动对周围厂房及设施会造成一定的影响，因此采用何种爆破方法以及爆破药量的控制将决定