摘  要: 重庆市轨道交通六号线二期工程天生站位于重庆市北碚区繁华区域，爆破过程中，最大限度地减少爆破振动对周边建筑物的影响为施工关键所在。以天生站施工通道为依托，通过运用萨道夫斯基经验公式，较为准确地推断出侏罗系中统沙溪庙组( J2S) 砂质泥岩中 K、α 值，以确定单段最大炸药量，正确指导爆破施工，成功地控制爆破振动速度进行讨论。

关键词: 萨道夫斯基经验公式; 振速控制; 爆破

 

      天生站位于北碚区老城天生路下，大致呈南北向布置，车站西南方向和西北方向为西南大学，西面紧邻北碚五一科研所，南面为天生丽街和天生桥农贸市场，东北方向为天生桥小学，附近为梅花山旅游景点。该区域为成熟的老城区，沿街为大量 8层居住楼。天生路为连接北碚新老城区的重要道路，道路较窄，车流量较大，交通比较拥挤。沿道路主要管线有通讯光缆、电力管、给排水管线等。天生站包括一座地下二层岛式暗挖车站及一条施工通道。车站顶部埋深约16．5 m，起讫里程为 YDK58 +932． 551 ～ YDK59 + 123． 401，总长 190． 85 m，采用双侧壁导坑法施工。施工通道全长343．06 m，采用0% ～14%的纵坡从车站附近的天生丽街正门马路对面进入车站主巷。施工通道拱顶埋深介于3．5 ～17 m 之间。结合周边环境情况，设计爆破振动速度 V≤1．5 cm/s。

 

      萨道夫斯基经验公式( 公式 1) 表明，测点振速与测点距爆破区域距离和单段最大炸药使用量有关，同时与爆破区域地质、爆破方法等因素亦有明显关系。

      V = K( Q^{1 /3}/ R)^α( 1)

式中: K 为场地系数; α 为衰减系数; Q 为单段最大装药量，kg; R 为测点与爆破位置距离，m。

      我们采用成都中科测控有限公司生产的 TC －4850 爆破测振仪进行了前期爆破试验，以取得公式中 K、α 值。通过 3次爆破试验，从振动实测波形中共获得了 24 组 Z 方向、15组 X 方向振速资料。根据测点距离、单段炸药用量和实际振速，采取最小二乘原理进行回归分析，得出 K、α 值。

      将萨道夫斯基公式变形得: lnv = lnk． ln( Q^{1 /3}/ R) ． α

      设 y = lnv，a = lnk，b = α，x = ln( Q^{1 /3}/ R) ，得 y = a． b． x。

      通过 3 次试爆测出的数据，用最小二乘法原理进行线性回归后，计算得出 a、b 的数值; 求得 K_Z= 90，α_Z= 1． 85; K_X=118，α_X= 2． 13。

 

      根据以上试验得出的 K、α 值，我们将其运用在天生站施工通道爆破施工中。

      每次爆破前，首先确定最近建筑物距离爆破点的的距离，距离的确定可利用施工电子图，以爆破点为圆心，向周围作圆，随着圆半径不断增加，最先与圆重合处即为爆破点距离建筑物最近水平( 切向) 距离，同时考虑爆破区域的埋深，作为竖直方向距离。

      根据公式，在相同单段装药量情况下，R 越大，V 值越小。

      天生站施工通道周边建筑物实际情况表明，通道爆破过程中，建筑物最小距离爆破点竖直距离仅 5 m，为桩号 AK0+ 170，取振动速度最大值 V_max= 1． 5 cm / s 计算，此处最大单段装药量≤1． 2 kg，根据计算设计网络起爆图如图 2。

      在最不理想情况下，采用机械掏槽，掏槽孔长 1 m，宽1 m，掏槽深度大于炮眼底部 50 cm，周边眼不装药，作为爆破时减震孔使用。由于项目所在地毫秒延时雷管最大段位为 15 段，为保证最大限度减少单段雷管炸药用量，连线时采用二次延时雷管以进一步延长爆破时间; 同时严格控制炮眼深度，炮眼深度不大于 1． 5 m，且单孔炮眼炸药不大于 3 节( 0． 2 kg/节) ，各段位炸药用量如表 3。

      以上炸药网络连接及单段最大炸药用量是在最大振速( 1． 5 cm/cm) 情况下得出，施工时，采用 TC －4850 爆破测振仪进行了试验验证，在距爆破区域最近建筑物处测得 V_平均= 1． 453 cm / s，证明了 K、α 值基本正确，也证明了萨道夫斯基经验公式在爆破施工中的优越性。

      为验证公式的正确性，我们又采取相同的装药方式，选择同一个测点，在 AK0 +200 处再次进行试验，此时，爆破区域距测点位置竖直深度为 16 m，本次测试共获得 7 个竖向振动波形，其结果如表 4。

      ( 1) 萨道夫斯基经验公式具有较强的实用性和参考性，只要通过前期爆破试验确定好 K、α 值，在后期施工过程中，只要测出爆破区域与最近建筑物之间的距离便可以通过公式计算出单段最大装药量，从而较为准确地控制爆破最大振速，最大限度地减小了对周边建筑以及群众的影响。

      ( 2) 本施工通道地质条件、水文条件相对单一，通道穿越的地质主要为侏罗系中统沙溪庙组( J2S) 沉积岩，以砂质泥岩为主，岩性较为单一; 场地地下水主要为基岩裂隙水，呈裂隙滴水状。前期进行的三次爆破试验均在此种地质、水文条件下进行，因此 K、α 值不能指导整个车站的施工，当地质条件发生变化时，需要重新进行爆破试验，以确定更为准确的 K、α 值。同时在地质条件复杂地段，因多次进行试验，并采取最小二乘原理进行回归分析以确定 K、α 值。

      ( 3) 受岩层走向、节理、层理关系不同，爆破时 K、α 值在各个方向不尽相同，因此，在前期试验爆破过程中必须充分试验，尽可能准确掌握同种地质条件下 X、Y、Z 三方向的场地系数和衰减系数。

      ( 4) 由于篇幅原因，本次试验未给出 Y 方向振速，实际试验过程中，Y 方向振速、单段炸药起爆量与测点距爆破点距离亦符合萨道夫斯基经验公式。

 

      目前对于爆破产生的振动传播及衰减规律还未找到一个统一的公式，但是萨道夫经验公式还是能较为准确地反映爆破引起周边建筑物的振动规律。笔者也会继续对此展开深入研究，争取早日找出爆破产生的振动传播及衰减规律的公式。

 

［1］ 杜汉清 . 爆破振动衰减规律的现场试验研究 .

［2］ 李利平，李术才，张庆松等 浅埋大跨度隧道施工爆破监测与减振技术［J］. 岩土力学，2008，( 8) .

［3］ 爆破安全规程( GB6722 －2003) ［S］. 北京:中国标准出版社，1986.

［4］ 李玉明，倪芝芳． 地下工程开挖爆破的地面振动特征［J］岩土力学与工程学，1997，16( 3) .