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建筑物爆破振动安全控制标准
下面是给大家带来关于建筑物爆破振动安全控制标准的相关内
容,以供参考。
1、概述
《爆破安全规程》(GB6722.2003)第6.2.2条规定“地面建筑物
的爆破振动判据,采用保护对象所在地质点峰值振动速度和主振频
率:……”,并给出了不同建筑物承受不同频率范围爆破振动的安全
允许标准。然而,已有工程实例表明采用上述爆破振动安全允许标准
进行爆破安全控制,部分需保护建筑物仍产生了损坏。为此,作者结
合部分工程实例并参照建筑物抗震设计思想,提出了适合大规模城区
频繁爆破以及高耸建筑物拆除爆破的振动安全允许标准的制定方法。
2、地震抗震设计思想
目前,世界各国普遍趋向于采用多级设防的抗震设计思想,即采
用“小震不坏、中震可修、大震不倒”的三级设防。这一抗震设计思
想常表示为以下三个要求:“在小震(多遇地震)作用下,结构物不
需修理,仍可正常使用:在中震(偶遇地震)作用下,结构物无重大
损坏,经修复后仍可继续使用:在大震(罕遇地震)作用下,结构物
可能产生重大破坏,但不致倒塌”。
小震是发生机会较多的地震,一般将小震定义为地震烈度概率密
度曲线上的峰值所对应的烈度,即众值烈度地震,当基准设计期为
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50年时,众值烈度的超越概率为63.2%。中震烈度一般采用中国地震
烈度区划图所规定的基本烈度,当基准设计期为50年时,基本烈度
的超越概率为10%。大震烈度在50年内的超越概率约为2%-3%。基本
烈度与众值烈度相差不足2度,与罕遇烈度相差约1度。
地震烈度是指地震发生时,在波及范围内一定地点地面振动的激
烈程度。地面振动的强弱直接影响到人的感觉的强弱,器物反应的程
度,房屋的损坏或破坏程度,地面景观的变化情况等。我国目前采用
的是12个烈度等级划分烈度表。
3、爆破震动安全控制实例
3.1向家坝水电站爆破安全控制向家坝水电站是坝址位于四川省
宜宾县与云南省水富县交界的金沙江向家坝峡谷出口处,左岸为四川
省宜宾县。右岸为云南省水富县,距水富县城仅3公里,整个开挖工
期约6年。工程施工初期,由于左岸公路与水富县城仅一江之隔,爆
破施工控制不当,发生了爆破飞石过江,并有居民反映房屋受到爆破
振动影响产生裂缝以及爆破噪声影响正常生活等问题。水富县城位于
峡谷地带,由于反射作用使得爆破噪声得以加强,人们在心理上感觉
爆破产生了很大危害。紧邻坝址下游右岸为云天化工厂,厂内部分在
线设备要求无震动(允许振动位移为2mm),大规模开挖爆破位于左
右岸坝肩边坡和坝基,这些开挖区距离云天化生活与生产区更近,为
确保工程顺利进行,同时保护周围建筑物安全,减少人们心理上的反
应,在大规模开挖爆破施工前,根据现场试验和需保护物调查制定了
严于《爆破安全规程》(GB6722—2003)而又宽于云天化厂方要求的
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爆破安全控制标准。在近3年(目前还在进行)的爆破安全监测中(每
天均在规定时间多处进行爆破),朱发现超安全控制设计标准的爆破
振动,原有房屋裂缝未产生进一步扩展,云天化内在线设备末发生因
爆破而引起的停机事故,爆破朱对爆区周围的居民生活和心理带来不
利影响,表明向家坝水电站开挖爆破安全控制标准是可行的,即保证
了需保护物的安全,又保证了施工正常进行。
3.2某烟囱爆破触地震动影响某热电厂1=烟囱为钢筋混凝土结
构,高100m,因治污减排需要而拆除。待拆除烟囱西北侧10m处为
待拆主厂房、150m处为网控室(位于烟囱定向倒塌的右前方):西南
侧140m处为2#钢筋混凝土烟囱(正在运行,后续将拆除。位于烟囱
倒塌的正前方);东南侧11m为地下管线(与烟囱倒塌方向平行)、33m
处为水处理室:东北侧70m为点火油库(油灌)。
爆破设计1#烟囱采用向西南侧(2#烟囱方向)定向倒塌的爆破
拆除方案。爆破时共布置了4个振动测点,分别为:
(1)1#测点布置在爆区西南侧2#烟囱的基础上:
(2)2#测点布置在距离爆区最近的正在运行机组的控制室内;
(3)3#测点布置在水处理室距离烟囱顶部触地点最近的基础上;
(4)4#测点布置在水泵中继控制室的基础上。
各测点进行3个方向(竖直向、水平径向和水平切向)的爆破振
动监测。
爆后宏观调查发现,水处理室天花扣板振落多块,窗户玻璃振破
一块:水泵控制室内天花扣扳振落多块:2#烟囱顶部爬梯局部震脱,
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向外悬挂,但未掉落。各机电设备运行正常,需保护建筑物主体结构
未产生破坏。
从实测数据和宏观调查资料来看:房屋基础质点振动速度达到
GB6722-2003爆破振动安全允许标准的下限20rnm/s时,位于1楼的
天花板就有多块振落,此外,曾经有多个工程(其中有洞室爆破和城
区大规模土岩控制爆破),发生了在实测爆破振动接近GB6722-2003
允许值时,发生吊灯脱落或房屋墙壁产生细微裂纹扩展现象。爆破在
水处理控制室及水泵中继控制室基础产生的质点振动速度值处于V
度地震的峰值速度范围,产生的震害现象与V度地震所描述的震害现
象一致。爆破时观察发现,2#烟囱受爆破震动时,烟囱内的粉尘从烟
囱上部裂缝中逸出,很明显受到了有害影响,好在该烟囱也即将拆除。
从烟囱爆破过程中的震害现象来看接近Ⅵ度,实测烟囱基础的质点震
动速度也接近Ⅵ度地震的峰值速度下限。
从实测数据和宏观调查资料还可以得出:运行中的机电设备能承
受超规范允许值的振动,其它工程实例也证明了这一点。
从以上监测资料和宏观调查结果可以看出,高耸建筑物定向倾倒
触地产生的质点震动速度峰值所对应的震害现象与中国地震烈度表
所描述的基本一致。
4、天然地震与爆破振动波形比较
向家坝爆破安全监测期间经历了2006年7月22日、8月25日
和29日,盐津发生的三次地震,监测区所在的水富县有明显震感。
云天化生活区79号楼六楼(13#)和35号楼一楼(17#)两测点为
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24小时监测点,3次地震均记录到完整的震动波形。
盐津二次地震均位于豆沙镇(北纬28.0度,东经104.2度),距
离水富约100km,因此,17#测点(35号楼一楼)的实测值可以代表
整个云天化生活区和生产区的地表震动,也就是说,17#测点的实测
值可以代表79号楼一楼的振动情况。随一楼的震动峰值增加,振动
放大系数增加,也可以说,振动能量越大,高楼的振动反应越强烈。
79号楼长期统计得出的爆破振动放大系数为1.44,小于地震时的放
大系数,说明同样震动峰值条件下,爆破振动危害要小一些。从另一
个方面米讲,震源能量越大,在不同距离上的同样震动量级产生的危
害是不同的,如:1kg炸药爆破,在8m处房屋基础产生了5cm/s的
质点振动速度,1000kg炸药爆破,在100m处房屋基础同样产生了
5cm/s的质点振动速度,而后者对房屋的危害要大得多。
云天化生活区79栋6楼的实测地震波和爆破震动波形,实测到
的均是震动响应,二者水平向的振动均大于竖直向震动,天然地震虽
然总作用时间较长,达几十秒,但产生相对较大震动的时间也仅为几
秒钟。由于爆破还产生了空气超压,在爆破震动响应过后,还产生了
空气超压引起的二次震动,爆破噪声也会对人们心理产生一定影响。
虽然爆破振动产生的危害要小一些,由于一般人们对天然地震的
心理承受能力大于爆破振动的心理承受能力,因此,有必要按多级设
防的抗震设计思想中的“小震不坏”来进行爆破安全控制。
5、结束语
(1)城区大规模土岩爆破震动和高耸建筑物拆除爆破定向倾倒
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产生的触地震动峰值范围与对应的震害现象与中国地震烈度表描述
的基本一致;
(2)应按多级设防的抗震设计思想中的“小震不坏”来确定爆
破质点振动允许标准,即按众值地震烈度(基本地震烈度降2度)来
确定爆破振动允许标准范围;
(3)目前我国大多数地区按Ⅵ度设防,爆破应按Ⅳ度地震的允
许值进行安全控制,建筑物基础的允许振动速度(水平向)仅为
10mm/s~20mm/s,爆破近区取上限,远区取下限:地震基本烈度Ⅶ度
以上高烈度区可按GB6722-2003中的规定进行爆破安全控制。