青岛地铁科学减振  听专家解读“爆破那些事”

实施科学技术减振 确保地铁爆破安全可控爆破专家科学解读“地铁爆破那些事”

2012年，青岛地铁一期工程3号线进入施工关键阶段。施工期间，将多次穿越大型建筑物。这些建筑物中既有居民社区，也有公共建筑，还有历史建筑。那么地下爆破作业会给这些建筑带来损害吗？地铁施工又是如何确保施工与建筑安全的？如何看待地铁施工的爆破作业？青岛地铁矿山法快速施工及振速控制研究课题组主要负责人、中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院副教授孙强博士，对这些问题进行了解答。

疑问：青岛地铁施工土质啥情况？

科学解读：地下风化花岗岩为主，还有6019米的岩石混合组合，情况多变。

对于青岛地下施工到底是啥条件？是不是全是花岗岩，不是市民也很感兴趣。对此，孙强教授告诉记者：青岛地铁一期工程3号线沿线主要由强风化花岗岩、中风化花岗岩和微风化花岗岩等组成。但还有6019米的岩石混合组合（主要由粘土、微风化、中风化和强风化岩石混合组成）根据其不同的工程性状及质量状态总体上可分为散体状、碎裂块状、块状～整体块状三种结构岩体。

比如说，青岛海军示范幼儿园地段就是花岗岩全～强风化带，具遇水软化、崩解特点，岩石中、微风化带，岩质坚硬，强度较高。围岩类别主要为II。而距离不远欧人监狱旧址就是花岗岩全～强风化带，具遇水软化崩解特点，岩石中、微风化带，岩质坚硬，强度较高。围岩类别主要为IV。

同一区域的天后宫则主要分布有煌斑岩、细粒花岗岩、花岗斑岩岩脉。围岩等级出现了为II、IV两个级别。地质条件相对比较复杂，也给施工带来一定困难。

疑问：青岛地铁施工为啥选择爆破法

科学解读：结合青岛的实际地质条件，在采用合理的爆破减振技术条件下青岛地铁采用矿山法施工是合适的。

对于青岛地铁一期工程为何要选择爆破法施工？孙教授综合了目前地铁施工中的常见的方法，表示目前性价比最优是

盾构法：一般主要适用于土层，特别适合浅覆土、不稳定地层和有地下水情况，同时对周围环境及建筑物的影响小。在非常松散的地层或没有胶结的松散土层、塑性或流塑的软土地层也可以应用盾构。

掘进机法（TBM）：是利用岩石隧道掘进机在岩石地层挖掘隧道的一种方法。隧道掘进机是一种集掘进、除渣、支护和通风等多功能为一体的高效隧道施工机械，成型好、振动小。但要求岩性比较稳定，且岩石硬度适中，一次连续掘进距离在6千米以上，其次TBM一次性投资成本较高。

矿山法：是我国隧道及地下工程设计与施工常用方法，它能实现快速修建，特别是在克服复杂环境条件下的快速施工能力上，有很大优势。矿山法施工不仅适用于硬岩，也适用于软岩，尤其在长、大隧道施工中，具有其他施工方法所不具备的优势。

目前，采用矿山法施工的主要是大连地铁、青岛地铁，其次是广州地铁，深圳地铁，重庆地铁等矿山法施工主要是振动控制技术要求高。但是其适用于各类围岩，开挖断面可以灵活安排,可以采用全断面一次开挖或者分部开挖。施工设备投入小。综合上述，主要是结合青岛的实际地质条件，在采用合理的爆破减振技术条件下青岛地铁采用矿山法施工是合适的。

疑问：青岛地铁施工有哪些减振措施

科学解读：按“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”的原则爆破减振

对于青岛地铁施工中采用了哪些减振措施，孙教授表示，目前我国城市地下爆破减震控制技术已比较成熟，对震波的深度研究也开始起步，各地的爆破施工单位都正在积极探索和落实各类减振措施。

为保证大断面隧道快速、高效的钻爆法掘进，依据青岛地铁的实际线路及减振需要，总的开挖以“短进尺、弱爆破、强支护、勤量测”的原则开展施工工艺设计。各地段分别选用短进尺的短台阶法和单侧壁导坑法或双侧壁导坑法，并以此开展相应爆破参数设计。

具体施工过程中采取了以下减振措施： 1、控制一次起爆的最大药量,通过采用微差分段,减小最大起爆药量,控制地震波强度。 2、从传播途径上隔振、减震。在主炮孔与开挖边界之间形成一条预裂面、预裂爆破破碎带，从传播途径上减震和消震。 3、采用预裂爆破、光面爆破等技术措施减震。 4、根据地震波的物理特征，对不同段的地震波进行分离，利用相位差进行地震波的相互叠加实现干扰降振。 5、施工过程全程监测,总结该地具体震动衰减规律，充分利用地形及结构特性。

疑问：爆破施工国家有什么振动标准

科学解读：青岛地铁施工相对国家标准全都做到比较标准控制更严格，振动更小。

既然是爆破施工，必然产生一定振动，那么国家有什么标准吗？对此孙教授表示，城市地下爆破振动的测量和振动危害的减轻在目前国内外还没有形成一个完整的学科体系. 而且不同国家对建筑物的爆破安全震级的衡量标准基于其构筑物质量也不相同。我国有相关的国家标准，而青岛地铁施工由第三方进行检测，指标全都要求做到比较标准控制更严格，振动更小。而且，目前我市的地图工程建设过程中，凡涉及穿越到文物、住宅等各类地面建筑时，都召开建筑结构、爆破、文物、环保等多方专家进行科学论证，以确定具体的施工方案和施工控制指标。

《爆破安全规程》中破振动安全允许标准，当振动频率为（50~100）Hz时，钢筋混凝土结构房屋[V]=4.2~5.0cm/s。

国家规范建筑物振速控制标准

保护对象类别 安全允许振速（cm/s） 青岛要求（cm/s） <10Hz 10Hz～50Hz 50Hz～100Hz 一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物a 2.0～2.5 2.3～2.8 2.7～3.0 1.5 钢筋混凝土结构房屋a 3.0～4.0 3.5～4.5 4.2～5.0 2.0 相关链接地下爆破和地震产生的波不是一回事科学解读：爆炸波主要是高频波，持续时间短。天然地震波频率较低，持续时间长。

一些市民在地铁爆破施工期间感受到比较强振动。孙教授表示，两种波是不同的。

爆破地震波与天然地震波最大的区别之一就是频域特性的差异，天然地震频率低，一般振动主频在1Hz～10Hz，而爆破震动频率较高，一般爆破振动主频在10Hz～300Hz。

爆破地震与天然地震另一重要区别在于时域特征，天然地震振动时间较长，一次振动能持续几秒至几十秒，而爆破地震持续时间很短，一次振动只有几十毫秒~几秒。一般地，天然地震加速度峰值大多在1.0g一下，少数可以大于1.0g，但是超过0.4g的加速度破坏力就很强了。而爆炸波主要是高频波，加速度峰值会比较大，即使大于1.0g，由于持续时间一般很短，其破坏程度也比同指标的天然地震小很多。即持续时间长，接近构筑物固有频率，引起共振这是天然地震动破坏力远大于爆炸波的根本原因，

目前，对于爆破安全来说，通常采用爆破地震波的振速作为建筑物和结构发生不同程度破坏的主要依据。