中国水利水电第五工程局 四川成都 610066
摘要：爆破后产生的地震波将对爆区附近的建筑物、构筑物等产生破坏作用，为了最大程度减小爆破地震波的危害，根据爆区的周边的实际环境，在合理的爆破方法情况下，必须严格控制爆破最大单响药量，从而达到减小爆破震动的目的。本文以中东以色列抽水蓄能电站项目调压井首次爆破试验为例，重点介绍了在特别临近古堡遗迹、高压线塔和其它建筑物等诸多敏感区域周围，如何进行爆破控制分析，此案例爆破环境复杂特殊、行业少有，为同类国内外工程提供了宝贵经验。
关键词：中东项目；site law；最大单响药量；爆破震动质点振速
1工程概述
以色列克卡夫.哈亚邓抽水蓄能电站位于以色列东北部的Gilboa 山脉，靠近约旦河谷下游，项目抽水蓄能电站由上水库、输水系统、地下厂房系统工程、尾水系统、下水库、地面开关站等组成，总装机344MW，该工程所在区域以玄武岩、火山碎屑岩为主，IV、V类围岩居多。
2爆破控制的目的
本项目调压井施工区位于国家公园管控区内，临近有十字军东征古堡遗迹、高压线塔和其它混凝土结构的建筑物，其中混凝土结构物、高压线塔基础、古堡遗迹距爆破中心最近的水平距离分别仅有8m、24.5m和360.4m。为保证爆破振动的合规性，以色列政府 “Ministry of Labour”简称劳工部，对工程建筑行业强令要求所有工程项目在启动爆破作业前必须取得“site law”，即获得有爆破震动检测资质公司出具检测计算报告书，所有报告书中必须在规范允许的爆破震动质点振速条件下，明确爆破作业所能使用的最大单响药量，以此来控制爆破震动对所有敏感区所带来的影响。
3爆破控制监测数据采集
3.1爆破试验区划分
调压井试爆区内划分了4种不同单响药量的爆破区，每个爆破试验区的各延时最大单响药量分别按照2.4kg、3kg、4.2kg、4.8kg控制，具体情况详见下图。
图3爆破试验区划分图
3.2布设地震波检测仪
根据爆破前对爆破区域范围内的建筑物和构筑物进行勘察了解，其敏感区域主要分为古遗迹、高压线塔、调压井混凝土边墙和起重设备基础，针对以上四类敏感区共布设检测仪10台，其中古遗迹的东北塔墙上布设了一台BE8672检测仪，其检测过程中的阀值设定为0.3mm/秒。
图1 震动波检测仪布置图 图2 古遗迹布置检测仪
3.3检测仪器数据统计
表1 爆破监测数据
4爆破控制监测数据分析
4.1 site law 方程式
岩石介质的振动矢量是由相互垂直的三个方向（横向、竖向、纵向）矢量和求得的（PVS1），但一般用采用垂直振动速度作为判定依据。在理论的推导上，由于爆破振速的大小与炸药量、距离、地形、爆破方法等有关，推导出的公式（经验公式）较多，以色列常用的判定公式为：
上述公式中，PPV指质点峰值振动速度（mm/s）、R指测点与爆破点之间的距离（m）、W指最大单响药量（kg）、k为介质系数，此公式确定为95%的保证系数，相同条件下100次爆破中有95次的质点振动速度将不超过此数值 ，通过表1检测数据成果，得到如下图表。
图4 site law 方程式图例
图中横轴为距离与最大单响药量之间的相关比率，竖轴为PPV质点峰值振动速度，虚线为最优拟合线，实线为最优的95%系数，基于实线求得 site law振动监测公式：
4.2 敏感区的振动监测公式的解析
(1) 十字军东征古堡区-在4次爆破试验过程中，检测仪器未记录到振动速度大于0.3mm/s，根据德国DIN4150-3规范对敏感区域的振动要求，其最小振动速度要求已高于10倍的仪器监测阀值，因此该爆破振动不会给古堡带来损坏风险。
(2)高压线塔区-高压线塔在以色列定义为极敏感区域，政府劳工部和IEC国家电网均对上述构筑物做了明确规定：1、高压线塔10m范围内不允许有任何爆破作业；2、高压线塔10-25m范围爆破振动质点速度必须控制在150mm/s以内，最大单向药量不超过20kg；3、高压线塔25-50m范围内，最大单向药量不超过80kg，所有爆破区必须采用防护网覆盖。
(3)调压井混凝土边墙区-该区域距爆破中心最近，也是爆破震动质点振速最大的区域，根据德国DIN4150-3规范要求，振速最大值不能超过100mm/s，将此数据引入爆破振动监测公式中，求得最大单响药量与距离的关系式为：W=0.1653R2。
(4)起重设备基础区-调压井顶部平台分布着众多起重设备基础，其中最近的设备基础距爆区15m，随着后续井挖的深入，该直线距离也会相继增加，允许的最大单响药量也会随即增加，因此分析出当前距离与最大单响药量的关系即可。根据安装在设备基础上的MP13860、MP13788、MP13933、MP13808的监测数据来看，最低的振动频率（竖向频率）为11.8HZ，根据德国DIN4150-3规范要求，在此频率下允许的最大振动速度为41.8mm/s。将此数据引入爆破振动监测公式中，求得最大单响药量与距离的关系式为：W=0.035801R2。
通过对四类敏感区域实际对比分析可以看出，本项目调压井爆破区只要满足对起重设备基础区的最大单响药量控制，就能同时满足其他所有敏感区域的限制要求，因此调压井首次爆破允许的最大单响药量为W=0.0358×152=8.06kg。
5 结语
影响爆破震动速度的因素有很多，如经验公式所示，k、β两个系数通常与自由面方位、传播路径等地形特征以及地质因素有关，所以主观的最大单响药量就成了爆破震动控制里面最为关键的一环。为保证建(构)筑物的安全，以色列政府要求必须做到爆破振速控制在安全规定的范围以内，并以施工许可“site law”的形式来明确首次爆破前的最大单响药量。作为一个有着较多敏感区域的项目，首先需要现场调查了解各敏感区的类别，类别不同其相对应的安全质点振动速度也有不同，同时查寻临近爆破作业区的建(构)筑物是否有着所属行业的特殊安全要求，最终通过科学监测和综合比对，分析找出不同距离的敏感区中限制条件最为严格一类，以最为敏感的区域作为控制的依据，从而实现全面爆破震动控制的目的。
参考文献：
[1]郑汉城，卢圣钢. 爆破安全控制标准及最大单响药量确定-以泽雅水库增设的泄放洞为例[J]. 浙江水利科技. 2016年7月，第6期. 第4期 总第206期.
作者简介：敖国辉（1983－），男，大学本科，工程师，研究方向：海外工程项目管理、工程技术及合同管理。
论文作者:敖国辉
论文发表刊物:《防护工程》2018年第26期
论文发表时间:2018/12/20
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