青島地鐵科學減振  聽專家解讀“爆破那些事”

實施科學技術減振 確保地鐵爆破安全可控爆破專家科學解讀“地鐵爆破那些事”

2012年，青島地鐵一期工程3號線進入施工關鍵階段。施工期間，將多次穿越大型建筑物。這些建筑物中既有居民社區(qū)，也有公共建筑，還有歷史建筑。那么地下爆破作業(yè)會給這些建筑帶來損害嗎？地鐵施工又是如何確保施工與建筑安全的？如何看待地鐵施工的爆破作業(yè)？青島地鐵礦山法快速施工及振速控制研究課題組主要負責人、中國礦業(yè)大學（北京）力學與建筑工程學院副教授孫強博士，對這些問題進行了解答。

疑問：青島地鐵施工土質啥情況？

科學解讀：地下風化花崗巖為主，還有6019米的巖石混合組合，情況多變。

對于青島地下施工到底是啥條件？是不是全是花崗巖，不是市民也很感興趣。對此，孫強教授告訴記者：青島地鐵一期工程3號線沿線主要由強風化花崗巖、中風化花崗巖和微風化花崗巖等組成。但還有6019米的巖石混合組合（主要由粘土、微風化、中風化和強風化巖石混合組成）根據(jù)其不同的工程性狀及質量狀態(tài)總體上可分為散體狀、碎裂塊狀、塊狀～整體塊狀三種結構巖體。

比如說，青島海軍示范幼兒園地段就是花崗巖全～強風化帶，具遇水軟化、崩解特點，巖石中、微風化帶，巖質堅硬，強度較高。圍巖類別主要為II。而距離不遠歐人監(jiān)獄舊址就是花崗巖全～強風化帶，具遇水軟化崩解特點，巖石中、微風化帶，巖質堅硬，強度較高。圍巖類別主要為IV。

同一區(qū)域的天后宮則主要分布有煌斑巖、細?；◢弾r、花崗斑巖巖脈。圍巖等級出現(xiàn)了為II、IV兩個級別。地質條件相對比較復雜，也給施工帶來一定困難。

疑問：青島地鐵施工為啥選擇爆破法

科學解讀：結合青島的實際地質條件，在采用合理的爆破減振技術條件下青島地鐵采用礦山法施工是合適的。

對于青島地鐵一期工程為何要選擇爆破法施工？孫教授綜合了目前地鐵施工中的常見的方法，表示目前性價比最優(yōu)是

盾構法：一般主要適用于土層，特別適合淺覆土、不穩(wěn)定地層和有地下水情況，同時對周圍環(huán)境及建筑物的影響小。在非常松散的地層或沒有膠結的松散土層、塑性或流塑的軟土地層也可以應用盾構。

掘進機法（TBM）：是利用巖石隧道掘進機在巖石地層挖掘隧道的一種方法。隧道掘進機是一種集掘進、除渣、支護和通風等多功能為一體的高效隧道施工機械，成型好、振動小。但要求巖性比較穩(wěn)定，且?guī)r石硬度適中，一次連續(xù)掘進距離在6千米以上，其次TBM一次性投資成本較高。

礦山法：是我國隧道及地下工程設計與施工常用方法，它能實現(xiàn)快速修建，特別是在克服復雜環(huán)境條件下的快速施工能力上，有很大優(yōu)勢。礦山法施工不僅適用于硬巖，也適用于軟巖，尤其在長、大隧道施工中，具有其他施工方法所不具備的優(yōu)勢。

目前，采用礦山法施工的主要是大連地鐵、青島地鐵，其次是廣州地鐵，深圳地鐵，重慶地鐵等礦山法施工主要是振動控制技術要求高。但是其適用于各類圍巖，開挖斷面可以靈活安排,可以采用全斷面一次開挖或者分部開挖。施工設備投入小。綜合上述，主要是結合青島的實際地質條件，在采用合理的爆破減振技術條件下青島地鐵采用礦山法施工是合適的。

疑問：青島地鐵施工有哪些減振措施

科學解讀：按“短進尺、弱爆破、強支護、勤量測”的原則爆破減振

對于青島地鐵施工中采用了哪些減振措施，孫教授表示，目前我國城市地下爆破減震控制技術已比較成熟，對震波的深度研究也開始起步，各地的爆破施工單位都正在積極探索和落實各類減振措施。

為保證大斷面隧道快速、高效的鉆爆法掘進，依據(jù)青島地鐵的實際線路及減振需要，總的開挖以“短進尺、弱爆破、強支護、勤量測”的原則開展施工工藝設計。各地段分別選用短進尺的短臺階法和單側壁導坑法或雙側壁導坑法，并以此開展相應爆破參數(shù)設計。

具體施工過程中采取了以下減振措施： 1、控制一次起爆的最大藥量,通過采用微差分段,減小最大起爆藥量,控制地震波強度。 2、從傳播途徑上隔振、減震。在主炮孔與開挖邊界之間形成一條預裂面、預裂爆破破碎帶，從傳播途徑上減震和消震。 3、采用預裂爆破、光面爆破等技術措施減震。 4、根據(jù)地震波的物理特征，對不同段的地震波進行分離，利用相位差進行地震波的相互疊加實現(xiàn)干擾降振。 5、施工過程全程監(jiān)測,總結該地具體震動衰減規(guī)律，充分利用地形及結構特性。

疑問：爆破施工國家有什么振動標準

科學解讀：青島地鐵施工相對國家標準全都做到比較標準控制更嚴格，振動更小。

既然是爆破施工，必然產(chǎn)生一定振動，那么國家有什么標準嗎？對此孫教授表示，城市地下爆破振動的測量和振動危害的減輕在目前國內外還沒有形成一個完整的學科體系. 而且不同國家對建筑物的爆破安全震級的衡量標準基于其構筑物質量也不相同。我國有相關的國家標準，而青島地鐵施工由第三方進行檢測，指標全都要求做到比較標準控制更嚴格，振動更小。而且，目前我市的地圖工程建設過程中，凡涉及穿越到文物、住宅等各類地面建筑時，都召開建筑結構、爆破、文物、環(huán)保等多方專家進行科學論證，以確定具體的施工方案和施工控制指標。

《爆破安全規(guī)程》中破振動安全允許標準，當振動頻率為（50~100）Hz時，鋼筋混凝土結構房屋[V]=4.2~5.0cm/s。

國家規(guī)范建筑物振速控制標準

保護對象類別 安全允許振速（cm/s） 青島要求（cm/s） <10Hz 10Hz～50Hz 50Hz～100Hz 一般磚房、非抗震的大型砌塊建筑物a 2.0～2.5 2.3～2.8 2.7～3.0 1.5 鋼筋混凝土結構房屋a 3.0～4.0 3.5～4.5 4.2～5.0 2.0 相關鏈接地下爆破和地震產(chǎn)生的波不是一回事科學解讀：爆炸波主要是高頻波，持續(xù)時間短。天然地震波頻率較低，持續(xù)時間長。

一些市民在地鐵爆破施工期間感受到比較強振動。孫教授表示，兩種波是不同的。

爆破地震波與天然地震波最大的區(qū)別之一就是頻域特性的差異，天然地震頻率低，一般振動主頻在1Hz～10Hz，而爆破震動頻率較高，一般爆破振動主頻在10Hz～300Hz。

爆破地震與天然地震另一重要區(qū)別在于時域特征，天然地震振動時間較長，一次振動能持續(xù)幾秒至幾十秒，而爆破地震持續(xù)時間很短，一次振動只有幾十毫秒~幾秒。一般地，天然地震加速度峰值大多在1.0g一下，少數(shù)可以大于1.0g，但是超過0.4g的加速度破壞力就很強了。而爆炸波主要是高頻波，加速度峰值會比較大，即使大于1.0g，由于持續(xù)時間一般很短，其破壞程度也比同指標的天然地震小很多。即持續(xù)時間長，接近構筑物固有頻率，引起共振這是天然地震動破壞力遠大于爆炸波的根本原因，

目前，對于爆破安全來說，通常采用爆破地震波的振速作為建筑物和結構發(fā)生不同程度破壞的主要依據(jù)。