1、概述

　　《爆破安全規(guī)程》（GB6722.2003）第6.2.2條規(guī)定“地面建筑物的爆破振動(dòng)判據(jù)，采用保護(hù)對(duì)象所在地質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度和主振頻率：……”，并給出了不同建筑物承受不同頻率范圍爆破振動(dòng)的安全允許標(biāo)準(zhǔn)。然而，已有工程實(shí)例表明采用上述爆破振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行爆破安全控制，部分需保護(hù)建筑物仍產(chǎn)生了損壞。為此，作者結(jié)合部分工程實(shí)例并參照建筑物抗震設(shè)計(jì)思想，提出了適合大規(guī)模城區(qū)頻繁爆破以及高聳建筑物拆除爆破的振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)的制定方法。

　　2、地震抗震設(shè)計(jì)思想

　　目前，世界各國(guó)普遍趨向于采用多級(jí)設(shè)防的抗震設(shè)計(jì)思想，即采用“小震不壞、中震可修、大震不倒”的三級(jí)設(shè)防。這一抗震設(shè)計(jì)思想常表示為以下三個(gè)要求：“在小震（多遇地震）作用下，結(jié)構(gòu)物不需修理，仍可正常使用：在中震（偶遇地震）作用下，結(jié)構(gòu)物無(wú)重大損壞，經(jīng)修復(fù)后仍可繼續(xù)使用：在大震（罕遇地震）作用下，結(jié)構(gòu)物可能產(chǎn)生重大破壞，但不致倒塌”。

　　小震是發(fā)生機(jī)會(huì)較多的地震，一般將小震定義為地震烈度概率密度曲線(xiàn)上的峰值所對(duì)應(yīng)的烈度，即眾值烈度地震，當(dāng)基準(zhǔn)設(shè)計(jì)期為50年時(shí)，眾值烈度的超越概率為63.2%。中震烈度一般采用中國(guó)地震烈度區(qū)劃圖所規(guī)定的基本烈度，當(dāng)基準(zhǔn)設(shè)計(jì)期為50年時(shí)，基本烈度的超越概率為10%。大震烈度在50年內(nèi)的超越概率約為2%-3%。基本烈度與眾值烈度相差不足2度，與罕遇烈度相差約1度。

　　地震烈度是指地震發(fā)生時(shí)，在波及范圍內(nèi)一定地點(diǎn)地面振動(dòng)的激烈程度。地面振動(dòng)的強(qiáng)弱直接影響到人的感覺(jué)的強(qiáng)弱，器物反應(yīng)的程度，房屋的損壞或破壞程度，地面景觀(guān)的變化情況等。我國(guó)目前采用的是12個(gè)烈度等級(jí)劃分烈度表，具體見(jiàn)表2.1。

表2-1中國(guó)地震烈度表

　　3、爆破震動(dòng)安全控制實(shí)例

　　3.1向家壩水電站爆破安全控制向家壩水電站是壩址位于四川省宜賓縣與云南省水富縣交界的金沙江向家壩峽谷出口處，左岸為四川省宜賓縣。右岸為云南省水富縣，距水富縣城僅3公里，整個(gè)開(kāi)挖工期約6年。工程施工初期，由于左岸公路與水富縣城僅一江之隔，爆破施工控制不當(dāng)，發(fā)生了爆破飛石過(guò)江，并有居民反映房屋受到爆破振動(dòng)影響產(chǎn)生裂縫以及爆破噪聲影響正常生活等問(wèn)題。水富縣城位于峽谷地帶，由于反射作用使得爆破噪聲得以加強(qiáng)，人們?cè)谛睦砩细杏X(jué)爆破產(chǎn)生了很大危害。緊鄰壩址下游右岸為云天化工廠(chǎng)，廠(chǎng)內(nèi)部分在線(xiàn)設(shè)備要求無(wú)震動(dòng)（允許振動(dòng)位移為2mm），大規(guī)模開(kāi)挖爆破位于左右岸壩肩邊坡和壩基，這些開(kāi)挖區(qū)距離云天化生活與生產(chǎn)區(qū)更近，為確保工程順利進(jìn)行，同時(shí)保護(hù)周?chē)�建筑物安全，減少人們心理上的反應(yīng)，在大規(guī)模開(kāi)挖爆破施工前，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和需保護(hù)物調(diào)查制定了嚴(yán)于《爆破安全規(guī)程》（GB6722—2003）而又寬于云天化廠(chǎng)方要求的爆破安全控制標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表3-l。在近3年（目前還在進(jìn)行）的爆破安全監(jiān)測(cè)中（每天均在規(guī)定時(shí)間多處進(jìn)行爆破），朱發(fā)現(xiàn)超安全控制設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的爆破振動(dòng)，原有房屋裂縫未產(chǎn)生進(jìn)一步擴(kuò)展，云天化內(nèi)在線(xiàn)設(shè)備末發(fā)生因爆破而引起的停機(jī)事故，爆破朱對(duì)爆區(qū)周?chē)�的居民生活和心理帶�?lái)不利影響，表明向家壩水電站開(kāi)挖爆破安全控制標(biāo)準(zhǔn)是可行的，即保證了需保護(hù)物的安全，又保證了施工正常進(jìn)行。

表3-1向家壩水電站左岸開(kāi)挖爆破對(duì)右岸影響安全控制標(biāo)準(zhǔn)

　　3.2某煙囪爆破觸地震動(dòng)影響某熱電廠(chǎng)1=煙囪為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，高100m，因治污減排需要而拆除。待拆除煙囪西北側(cè)10m處為待拆主廠(chǎng)房、150m處為網(wǎng)控室（位于煙囪定向倒塌的右前方）：西南側(cè)140m處為2#鋼筋混凝土煙囪（正在運(yùn)行，后續(xù)將拆除。位于煙囪倒塌的正前方）；東南側(cè)11m為地下管線(xiàn)（與煙囪倒塌方向平行）、33m處為水處理室：東北側(cè)70m為點(diǎn)火油庫(kù)（油灌）。

　　爆破設(shè)計(jì)1#煙囪采用向西南側(cè)（2#煙囪方向）定向倒塌的爆破拆除方案。爆破時(shí)共布置了4個(gè)振動(dòng)測(cè)點(diǎn)，分別為：

　�。�1）1#測(cè)點(diǎn)布置在爆區(qū)西南側(cè)2#煙囪的基礎(chǔ)上：

　�。�2）2#測(cè)點(diǎn)布置在距離爆區(qū)最近的正在運(yùn)行機(jī)組的控制室內(nèi)；

　�。�3）3#測(cè)點(diǎn)布置在水處理室距離煙囪頂部觸地點(diǎn)最近的基礎(chǔ)上；

　�。�4）4#測(cè)點(diǎn)布置在水泵中繼控制室的基礎(chǔ)上。

　　各測(cè)點(diǎn)進(jìn)行3個(gè)方向（豎直向、水平徑向和水平切向）的爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)。實(shí)測(cè)煙囪定向傾倒觸地震動(dòng)見(jiàn)表3-2。

　　表3-2煙囪定向傾倒觸地振動(dòng)監(jiān)測(cè)成果表

　　爆后宏觀(guān)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，水處理室天花扣板振落多塊，窗戶(hù)玻璃振破一塊：水泵控制室內(nèi)天花扣扳振落多塊：2#煙囪頂部爬梯局部震脫，向外懸掛，但未掉落。各機(jī)電設(shè)備運(yùn)行正常，需保護(hù)建筑物主體結(jié)構(gòu)未產(chǎn)生破壞。

　　從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和宏觀(guān)調(diào)查資料來(lái)看：房屋基礎(chǔ)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度達(dá)到GB6722-2003爆破振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)的下限20rnm/s時(shí)，位于1樓的天花板就有多塊振落，此外，曾經(jīng)有多個(gè)工程（其中有洞室爆破和城區(qū)大規(guī)模土巖控制爆破），發(fā)生了在實(shí)測(cè)爆破振動(dòng)接近GB6722-2003允許值時(shí)，發(fā)生吊燈脫落或房屋墻壁產(chǎn)生細(xì)微裂紋擴(kuò)展現(xiàn)象。爆破在水處理控制室及水泵中繼控制室基礎(chǔ)產(chǎn)生的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度值處于V度地震的峰值速度范圍，產(chǎn)生的震害現(xiàn)象與V度地震所描述的震害現(xiàn)象一致。爆破時(shí)觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，2#煙囪受爆破震動(dòng)時(shí)，煙囪內(nèi)的粉塵從煙囪上部裂縫中逸出，很明顯受到了有害影響，好在該煙囪也即將拆除。從煙囪爆破過(guò)程中的震害現(xiàn)象來(lái)看接近Ⅵ度，實(shí)測(cè)煙囪基礎(chǔ)的質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)速度也接近Ⅵ度地震的峰值速度下限。

　　從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和宏觀(guān)調(diào)查資料還可以得出：運(yùn)行中的機(jī)電設(shè)備能承受超規(guī)范允許值的振動(dòng)，其它工程實(shí)例也證明了這一點(diǎn)。

　　從以上監(jiān)測(cè)資料和宏觀(guān)調(diào)查結(jié)果可以看出，高聳建筑物定向傾倒觸地產(chǎn)生的質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)速度峰值所對(duì)應(yīng)的震害現(xiàn)象與中國(guó)地震烈度表所描述的基本一致。

　　4、天然地震與爆破振動(dòng)波形比較

　　向家壩爆破安全監(jiān)測(cè)期間經(jīng)歷了2006年7月22日、8月25日和29日，鹽津發(fā)生的三次地震，監(jiān)測(cè)區(qū)所在的水富縣有明顯震感。云天化生活區(qū)79號(hào)樓六樓（13#）和35號(hào)樓一樓（17#）兩測(cè)點(diǎn)為24小時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，3次地震均記錄到完整的震動(dòng)波形，實(shí)測(cè)天然地震震動(dòng)峰值見(jiàn)表4-1。

表4-1鹽津地震實(shí)測(cè)震動(dòng)峰值

　　鹽津二次地震均位于豆沙鎮(zhèn)（北緯28.0度，東經(jīng)104.2度），距離水富約100km，因此，17#測(cè)點(diǎn)（35號(hào)樓一樓）的實(shí)測(cè)值可以代表整個(gè)云天化生活區(qū)和生產(chǎn)區(qū)的地表震動(dòng)，也就是說(shuō)，17#測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)值可以代表79號(hào)樓一樓的振動(dòng)情況。從表4-1可以看出，隨一樓的震動(dòng)峰值增加，振動(dòng)放大系數(shù)增加，也可以說(shuō)，振動(dòng)能量越大，高樓的振動(dòng)反應(yīng)越強(qiáng)烈。79號(hào)樓長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)得出的爆破振動(dòng)放大系數(shù)為1.44，小于地震時(shí)的放大系數(shù)，說(shuō)明同樣震動(dòng)峰值條件下，爆破振動(dòng)危害要小一些。從另一個(gè)方面米講，震源能量越大，在不同距離上的同樣震動(dòng)量級(jí)產(chǎn)生的危害是不同的，如：1kg炸藥爆破，在8m處房屋基礎(chǔ)產(chǎn)生了5cm/s的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度，1000kg炸藥爆破，在100m處房屋基礎(chǔ)同樣產(chǎn)生了5cm/s的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度，而后者對(duì)房屋的危害要大得多。

　　云天化生活區(qū)79棟6樓的實(shí)測(cè)地震波和爆破震動(dòng)波形，實(shí)測(cè)到的均是震動(dòng)響應(yīng)，二者水平向的振動(dòng)均大于豎直向震動(dòng)，天然地震雖然總作用時(shí)間較長(zhǎng)，達(dá)幾十秒，但產(chǎn)生相對(duì)較大震動(dòng)的時(shí)間也僅為幾秒鐘。由于爆破還產(chǎn)生了空氣超壓，在爆破震動(dòng)響應(yīng)過(guò)后，還產(chǎn)生了空氣超壓引起的二次震動(dòng)，爆破噪聲也會(huì)對(duì)人們心理產(chǎn)生一定影響。

　　雖然爆破振動(dòng)產(chǎn)生的危害要小一些，由于一般人們對(duì)天然地震的心理承受能力大于爆破振動(dòng)的心理承受能力，因此，有必要按多級(jí)設(shè)防的抗震設(shè)計(jì)思想中的“小震不壞”來(lái)進(jìn)行爆破安全控制。

　　5、結(jié)束語(yǔ)

　�。�1）城區(qū)大規(guī)模土巖爆破震動(dòng)和高聳建筑物拆除爆破定向傾倒產(chǎn)生的觸地震動(dòng)峰值范圍與對(duì)應(yīng)的震害現(xiàn)象與中國(guó)地震烈度表描述的基本一致；

　�。�2）應(yīng)按多級(jí)設(shè)防的抗震設(shè)計(jì)思想中的“小震不壞”來(lái)確定爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)允許標(biāo)準(zhǔn)，即按眾值地震烈度（基本地震烈度降2度）來(lái)確定爆破振動(dòng)允許標(biāo)準(zhǔn)范圍；

　�。�3）目前我國(guó)大多數(shù)地區(qū)按Ⅵ度設(shè)防，爆破應(yīng)按Ⅳ度地震的允許值進(jìn)行安全控制，建筑物基礎(chǔ)的允許振動(dòng)速度（水平向）僅為10mm/s～20mm/s，爆破近區(qū)取上限，遠(yuǎn)區(qū)取下限：地震基本烈度Ⅶ度以上高烈度區(qū)可按GB6722-2003中表4的規(guī)定進(jìn)行爆破安全控制。