黄斌
广西桂大爆破工程有限公司
【摘要】伴随着我国社会经济的快速发展，交通行业及公路建设也取得了极大的突破。在高速公路建设中，爆破是其非常重要的组成部分，但由于不少高速公路相对偏僻，路经民房，爆破的操作必然会给其带来一定的影响。本文结合笔者多年的研究与实践，探讨高速公路建设中爆破有害因素对民房影响的控制及安全性的评估，以供参考。
【关键词】高速公路建设;爆破;有害因素;民房影响控制;安全评估
修建高速公路对国民经济发展有巨大的促进作用，高速公路建设中每年开挖石方上亿立方米，爆破作业以其质量高，工期短成为石方开挖的主要手段，爆破振动、爆破飞石、爆破冲击波等三大有害因素造成民房破坏事故屡有发生，已经严重影响和制约了高速公路的建设，因此，加强高速公路建设中爆破有害因素对民房影响的控制，建立路堑开挖爆破中民房安全评价模型，进而指导设计和施工，是从业人员必须认真研究和急需解决的课题。
1.爆破振动对民房产生的影响
1.1爆破地震及爆破地震效应
炸药在岩体中爆炸时，一部分能量对炸药周围的介质引起扰动，并以波动形式向外传播。通常认为:在爆炸近区传播的是冲击波，在中区为应力波。因应力波到达界面产生反射和折射叠加结果便形成了地震波。地震波是一利“弹性波，它包含在介质内部传播的体波和沿地面传播的面波。体波可分为纵波(P波)和横波(S波)。纵波是由震源向外传播的压缩波，在传播过程中能引起介质产生压缩和拉伸变形。其特点是周期短，振幅小和传播速度快。横波是由震源向外传播的剪切波，在传播过程中能引起介质质点产生剪切变形。它的特点是周期较长，振幅较纵波大，传播速度次于纵波[1]。面波仅限沿地面传播，它是体波在自由面多次反射叠加而成，主要包含瑞利波和勒夫波。其点是周期长振幅大，传播速度较体波温，衰减也较慢，但携带的能量较大。面波是造成爆破地震破坏的主要原因。在一幅完整的爆破地震波的记录图形中，一开始是一系列振幅较小，频度较高的波形，主要是纵波(P波)和横波(S波)，紧接着一段振幅较大，频率较低的波形，这是而波(R波)，扮:续一段时间，波形逐渐衰减。在爆破不一定范围内，当爆破引起的地震动达到足够的强度时，就会造成各种破坏现象，如滑坡、建筑物或构筑物的破坏等，这种爆破地震波引起的现象及后果称为爆破地震效应，它受到各种因素的影响。
1.2爆破地震对民房的影响
在爆破地震作用下，建筑物受到振动加速度的作用，产生惯性力，可能引发建筑结构和非结构破坏，所以对于爆破震动危害，主要应研究地震动的加速度和造成结构动力响应的荷载。当爆破地震波透射入土层后，由于地表的多次反射和岩土介面的反射和透射，与土层卓越频率接近的震波将被放大，其它频率的震波在传播中快速衰减。土层对爆破震动的放大效应，使主震相的前震段振幅急剧增大，而后震段振幅快速衰减。高频震波的前震段引起建筑物的反应，会不扰最大振幅时引发建筑的响应[2]。因此，研究爆破震动对建筑物的危害时，除了要重视最大加速度、速度的幅值、对应的频率和作用时间外，还要注意前震段形态的影响。
2.高速公路建设爆破振动的控制
为了确保爆区周围建筑物的安全，必须严格控制爆破振动。为控制爆破振动可采取以下方法:(l)严格控制最大一段起爆药量。由爆破振动速度公式，振动速度随最大一段药量的增加而增大。因此可通过控制最大一段起爆药量控制爆破振动。(2)采用松动爆破和谨慎爆破。松动爆破在保证爆破效果的条件下，使爆破振动最小，谨慎爆破是在保证安全判据情况下，进行爆破设计。(3)选取合理的炸药单耗。炸药单耗过低，会造成岩石的破碎和松动不良，从而使消耗在爆破振动上的能量增大。炸药单耗过高，会使爆破振动增大。因此，必须通过现场爆破试验来确定与选用合理的炸药单耗。(4)大力推广多段微差起爆，分段越多，爆破振动就越小。微差爆破是在孔间，排间或孔内以毫秒级的时间间隔，按一定顺序起爆的一种起爆方法。
大量的试验研究表明，在总装药量和其它爆破条件下，微差爆破的振速比齐发爆破可降低40一60%。(5)选择合理的孔网参数。精确地进行炮孔定位，防止采用过大的超深，过大超深会增加爆破振动。(6)选择适当的装药结构。可通过不偶合装药，空气间隔装药，孔底为空气垫层的装药结构降低爆破振动，实践证明，装药结构对爆破地震效应有明显的影响，装药越分散，地震效应越小。(7)选用合适的炸药。炸药的波阻抗与岩石的波阻抗相匹配时，用于岩石破碎的能量就越多，爆破振动就越小[3]。(8)应用预裂爆破或开挖减震沟。预裂爆破是在被保护区和被保护物之间钻凿一排垂直地表的孔，在主装药孔爆破之前，先对该排孔装药施爆，使之形成了一个垂直于地面的隔离缝，成为爆破地震的一道屏障。爆破地震波在传播过程中，遇到预裂缝发生反射、折射，以及相互干扰，以减少透射到被保护物的地震波能量。减震沟是在爆源和被保护物之间挖一条沟通，使之起到反射地震波的作用，一般可减震30一50%，是减震的有效措施。(9)调整爆破工程传爆方向，以改变与被保护物的方位关系。实践证明，抛掷爆破时，最小抵抗线方向的振动最小，反向最大，两侧居中;而采用排成一排的群药包爆破时，在药包中心的连线方向比在垂直于连线方向的振速可降低30一45%。此外，爆破振动在不同的高程处振动强度也不一样，低于爆源处的建筑物的抗震性能比高于爆源处的建筑物的抗震性能要好得多。因此，充分利用爆破振动的这些特点，通过改变爆源与被保护物的相对方位，可适当控制被保护物处的振动大小。(10)充分利用地形地质条件，如河流、深沟、渠道、断层等，都有显著的隔震减震作用。除上述控制爆破振动的措施外，还应注意不同建筑物的动力响应也不一样，建筑物的结构形状对抗震性能影响较大，一般低矮建筑物的抗震性能比高大、细长的高耸建筑物要好得多。
3.高速公路建设对爆破飞石的控制
（1）精心设计。在设计之前首先要查阅原始地形、地质资料深入现场仔细勘查，详尽地掌握被爆岩体的各种地资资料，尽量避免将药包放在软弱夹层里，防止从薄弱面冲出飞石，其次要根据被保护民房的情况，确定最大允许药量，然后选取合理的爆破参数、起爆顺序和延期时间，做出切实可行的爆破方案。在做设计时，要预估飞石的危害范围，做到有备无患，尽量采用挤压爆破和不祸合装药。（2）采取微差起爆。无论是深孔爆破，还是恫室爆破，切忌多孔一次起爆。爆破实践表明[4]，多炮孔一次起爆，破碎度得不到保证，爆破振动较大，爆破效果不好，容易产生较多飞石。一般来说，在爆破振动安全允许的条件下，要选择合理的起爆间隔时间，防止因前排带炮(后冲)，造成后排最小抵抗线大小与方向失控。加强对爆破器材的检验，确保爆破器材精度。（3）加强防护措施。尽管在爆破中，作了精心设计，科学施工，但影响飞石的因素很多，为防止万一，一方面可对被爆体采取严格的覆盖，覆盖材料有草袋、钢丝网、胶管帘从及装土的袋子等，另一方面在爆源与被保护对之间，设置防护排架、挂钢丝网或胶管帘等以拦截飞石，或对被保护对象严密覆盖，以防飞石的破坏。（4）选择适宜的临空面。爆破时产生的爆炸压力波将沿着最小抵抗线方向传播到岩体自由面，此时压缩波将反射成拉伸波，当拉伸应力超过岩体的极限抗拉强度时，岩体将被剥离，产生飞石，其飞离的方向也是顺着最小抵抗线所在自由面的方向，因此，人为合理地布置开挖面，使爆破时临空面背向或倾向被保护物，从而防止了飞石对被保护物的破坏。
4.结束语
综上所述，在高速公路建设施工中，施工人员必须重视爆破操作可能给民房造成的影响，分析其有害因素，结合实际情况探讨有效的解决对策，消除负面影响，保障安全性，才能最大程度提高高速公路施工和应用的效益。
【参考文献】
[1]王凯.高速公路石方爆破施工技术[J].交通世界，2017，2(13):98-99.
[2]宋新智.高速公路改扩建工程高边坡爆破施工区交通组织优化研究[D].长沙理工大学，2015.
[3]程琳.山区公路路基精细化爆破及综合成本分析[D].安徽理工大学，2017.
[4]李微微.高速公路建设施工阶段环保措施与对策的探讨[J].环境与发展，2018，4(19):168-170