建筑工程深基坑内支撑拆除的爆破振动监测与防护

引言

在建筑工程领域，深基坑内支撑拆除是一项具有较高风险性的工作。随着城市建设的不断发展，深基坑工程日益增多，内支撑拆除时采用爆破方法能够提高施工效率，但同时也带来了爆破振动问题。爆破振动是由于炸药爆炸产生的能量以波的形式在介质中传播引起的振动现象。这种振动具有瞬间性、高强度等特点，可能导致周边建筑物的结构受损、地下管线破裂等安全隐患。因此，对深基坑内支撑拆除的爆破振动进行准确监测，并采取有效的防护措施，对于保障施工安全和周边环境的稳定至关重要。近年来，国内外学者和工程技术人员在爆破振动监测技术和防护措施方面开展了大量研究，但在实际工程应用中，仍需要不断总结经验，进一步完善相关技术和方法。

一、爆破振动的基本特性与危害分析

1. 爆破振动的基本原理

爆破振动的产生源于炸药在岩石或其他介质中爆炸时，瞬间释放出巨大的能量。这些能量一部分用于破碎岩石，另一部分则以应力波的形式向周围传播。应力波在传播过程中，引起介质质点的振动，从而形成爆破振动。根据波动理论，爆破振动波可分为体波和面波。体波包括纵波和横波，纵波传播速度较快，引起介质质点的疏密变化；横波传播速度较慢，使介质质点作垂直于波传播方向的振动。面波则是在介质表面传播的波，其能量主要集中在地表附近，对地表建筑物的影响较大。爆破振动的强度和频率与炸药量、爆破方式、地质条件等因素密切相关。一般来说，炸药量越大，爆破振动的强度越高；不同的爆破方式会产生不同频率特性的振动波。

2. 爆破振动对周边环境的危害

爆破振动对周边环境的危害主要体现在对建筑物和地下设施的影响上。对于建筑物而言，爆破振动可能导致结构构件的损伤，如墙体开裂、梁柱节点松动等。长期的微振动作用还可能使建筑物的结构疲劳，降低其使用寿命。在地下设施方面，爆破振动可能引起地下管线的破裂和移位，影响供水、供电、供气等系统的正常运行。爆破振动产生的噪声和粉尘也会对周边居民的生活环境造成不良影响。例如，在一些城市中的建筑工程深基坑内支撑拆除爆破作业中，由于爆破振动控制不当，导致周边老旧建筑物出现裂缝，给居民的生命财产安全带来了威胁。

二、爆破振动监测技术与方法

1. 监测系统的组成与传感器选择

爆破振动监测系统主要由传感器、数据采集仪和分析软件三部分组成。传感器是监测系统的关键部件，其作用是将爆破振动信号转换为电信号。常用的传感器有加速度传感器和速度传感器。加速度传感器具有响应速度快、测量范围大等优点，能够准确测量爆破振动的瞬时加速度；速度传感器则更适合测量低频振动，其输出信号与振动速度成正比。在选择传感器时，需要考虑监测对象的特点、监测精度要求和现场环境条件等因素。例如，对于近距离的监测点，可选用灵敏度较高的加速度传感器；对于远距离或低频振动监测，速度传感器可能更为合适。传感器的布置方式也至关重要，一般应根据爆破区域的形状、周边建筑物的分布和地质条件等进行合理布置。通常在周边建筑物的基础、墙体等关键部位设置监测点，以获取准确的振动数据。

2. 数据采集与处理方法

数据采集仪负责将传感器输出的电信号进行采集和转换，并存储为数字信号。在数据采集过程中，需要设置合适的采样频率和采集时间，以确保能够完整记录爆破振动信号。一般来说，采样频率应根据爆破振动的频率范围来确定，通常为振动信号最高频率的 2 - 5 倍。采集到的数据需要进行处理和分析，以提取有用的信息。常用的数据处理方法包括时域分析和频域分析。时域分析主要用于分析爆破振动的峰值加速度、峰值速度等参数；频域分析则通过傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，分析振动信号的频率成分和能量分布。通过对数据的处理和分析，可以评估爆破振动的强度和频率特性，为爆破方案的优化和防护措施的制定提供依据。

三、爆破振动防护措施

1. 爆破方案优化

优化爆破方案是控制爆破振动的关键措施之一。在设计爆破方案时，应综合考虑工程地质条件、结构特性及周边环境敏感点分布情况，科学确定炸药单耗、分段装药结构、起爆顺序与延期时间等关键参数。采用分段延期爆破技术能够有效降低爆破振动的峰值强度，通过合理设定段间延期时间（一般为25 ～ 100 毫秒），使各段爆破产生的振动波在传播过程中相互错开，削弱叠加效应。同时，优化炮孔布置参数，如调整孔距、排距和最小抵抗线方向，有助于控制爆破能量的释放速率与方向，从而减少对周围结构的冲击影响。此外，结合现场监测数据进行动态调整，实现精细化爆破控制，也是提升振动控制效果的重要手段。例如，在某建筑工程深基坑内支撑拆除爆破中，通过优化爆破方案，将炸药量分多次、小剂量实施，并配合使用高精度毫秒延期雷管精确控制起爆时序，最终使爆破振动速度降低了 30%～40% ，显著提升了施工安全性与环境友好性。

2. 减震材料与技术应用

使用减震材料和技术也是一种有效的防护手段。目前常用的减震材料包括泡沫塑料、橡胶垫、高分子聚合物以及金属弹簧等，这些材料具有良好的吸能、缓冲和隔振性能，能够有效抑制爆破振动的传播。在实际工程中，可根据场地条件和振动控制要求，选择合适的减震材料并合理布置于关键部位，以实现对振动能量的有效隔离与衰减。此外，在爆破区域与保护对象之间设置减震沟或减震屏障，也是一种广泛应用的减振技术。减震沟通过形成自由面，可有效切断地震波的传播路径，降低振动能量的传递效率；而减震屏障则可通过反射、散射及吸收等方式削弱入射波的能量。对于重要建筑物，还可采用隔振桩、地下连续墙或桩基础加固等结构措施，提升其整体抗振能力。例如，在某些对振动敏感的工业设施或历史建筑周边，实施隔振桩技术后，实测振动速度可降低40% 以上，显著减少了爆破振动对其结构安全的影响，从而保障了周边环境的安全与稳定。

结论

建筑工程深基坑内支撑拆除的爆破振动监测与防护是一项系统工程。通过对爆破振动的基本特性和危害分析，我们认识到其对周边环境的潜在威胁。采用先进的监测技术和方法，能够准确获取爆破振动的相关数据，为防护措施的制定提供科学依据。在防护方面，从爆破方案优化到减震材料和技术的应用，多种措施相结合，可以有效降低爆破振动的影响。实际工程案例表明，合理的监测与防护措施能够保障深基坑内支撑拆除的安全进行，减少对周边环境的不利影响。未来，随着科技的不断发展，爆破振动监测技术将更加智能化和精准化，防护措施也将更加多样化和高效化，为建筑工程领域的安全施工提供更有力的保障。

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