“全国市政行业市政工程科学技术奖”获奖项目展示--临近建筑物爆破振动控制施工技术研究

    “临近建筑物爆破振动控制施工技术研究”项目于2010年12月立项,2013年12月完成,2013年5月通过了山东省住房和城乡建设厅组织的项目成果鉴定。该项目研究由济南城建集团有限公司与山东大学合作完成。该研究项目成果获2013年度“全国市政行业市政工程科学技术奖”二等奖,其成果主要应用于与市政工程施工相关的土石方控制爆破及采石场爆破。

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    项目研究技术原理 

    该课题项目采用工程试验和理论分析相结合的方法进行研究。首先对现场资料和现有的采石场爆破振动控制技术进行调研,然后确定合适的爆破方案;再根据构筑物的位置、结构,选择合适的爆破振动测试仪器,制定合理的爆破振动监测方案;最后进行工程对比试验,通过对测试结果的分析,把握影响爆破振动的主要因素,并根据测试分析结果修改爆破方案,进行新的工程试验。通过大量的工程试验,分析减震机理,最终形成采石场爆破振动控制技术。

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爆破振动控制施工技术试验现场

    关键技术及创新点

    该项目的关键技术及主要创新点如下。

   1)利用计算机辅助设计,对爆破振动的数值模拟,实现孔网参数、装药结构优化。

   2)电子雷管的减震机理分析的应用。电子雷管是新型的起爆器材,必须掌握其减震机理,才能提出相应的减震技术方案。

   3)各类构筑物对爆炸波响应力学模型的建立。建立合理的力学响应模型,确定恰当的强度条件,才能准确预测爆炸破对构筑物的危害。

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爆破振动测点布置

    国内外同类技术的调研

    该项目研究工作开始之初,研究人员对临近建筑物爆破振动控制施工工艺进行了深入细致的调查研究,掌握了第一手资料。

    目前国内外多采用爆破地震波垂直振动速度峰值作为衡量爆破地震的破坏强度判别指标。安全振动速度是被保护物受到爆破振动作用,而不产生超过要求的破坏的质点垂直振动速度峰值。目前国家规程规定了常用情况的爆破振动安全允许标准,可以满足多数情况的振动控制设计。但是,该标准不适合距爆源很近的构筑物情况,该条件下的爆破振动安全允许标准,要通过相关研究和论证,另行提出标准。

    爆破振动的评价一般以爆破引起的岩石表面质点振动为标准,有质点振动速度和质点振动加速度2种形式,我国《爆破安全规程》以质点速度峰值作为安全判据,安全振动速度是被保护物受到爆破振动作用,而不产生超过要求的破坏的质点垂直振动速度峰值。最近的研究表明,爆破地震引起构筑物的破坏还与主振频率和振动持续时间有关。

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爆破振动测点布点现场

    项目应用成果与效益

    该项目技术成果在济南城建集团承建的济南市长青区双泉乡十九石料场爆破工程,济南市应急指挥平台、济南市反恐指挥中心及济南市公安指挥中心项目土石方工程,济南市奥体文博片区220kv架空线电缆化改造石方爆破工程,济南高新区新区34号路东延及35号路南段雨污管沟石方爆破工程等多项工程中得到应用,效果较好。

    该项目技术通过采用高阶段小分层台阶爆破,另外利用计算机辅助设计,对爆破振动的数值模拟,并利用电子雷管的精确延时特性实现相减震,使台阶爆破振动被控制在安全范围之内,在保证施工质量的前提下,其良好的经济及社会效益主要体现在以下几个方面。

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民居旁的爆破振动测点布置现场

    1)通过采用高阶段小分层台阶爆破,利用计算机辅助设计,对爆破振动的数值模拟,优化起爆网络设计,在大型山体爆破中能有效降低大块率,在爆破成本小幅增加的情况下,大大降低因使用机械进行二次破碎产生的机械台班使用数量,从而大幅降低施工成本。

    2)可有效将爆破产生的振动控制在安全范围内,使一些原来只能采用机械破碎、化学分割破碎的工程项目能够采用爆破破碎。机械破碎由于具有速度慢、机械噪音高、施工成本高;化学分割破碎由于具有速度慢、易导致环境、地下水体污染。因此采用爆破破碎在成本降低、加快施工进度、保护环境降低施工噪音方面等具有明显优势。

    3)利用电子雷管的精确延时特性实现相减震,较之前的爆破施工能有效降低爆破振动,大大降低了因爆破震动对周边建筑物产生破性影响和对周边居民日常生活的不良影响,从而降低了爆破振动扰民以及由此导致的民扰影响施工事件的发生,利于促进社会和谐同和企业社会形象的树立。

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电子雷管爆破安装及测试现场

    (济南城建集团有限公司 供稿

    注:本文刊载于《市政技术》2015年第6期,第1、2页。