爆破振动对相邻建筑物的影响分析

王 兵 张青松

（安徽省·水利部淮委水利科学研究院 蚌埠 233000）

1 引言

随着近年来建筑市场的快速发展，基坑开挖过程中爆破技术应用的也日益广泛，爆破技术不仅提高了工程进展的速率，也降低了基础开挖的成本，但爆破对环境的影响也愈发突出，爆破时不仅对附近居民生活产生干扰，影响施工的正常进行，严重时还有可能导致建筑物的破损，因此如何正确使用爆破技术进行施工越来越受到人们的重视。

2 爆破振动的特点与数据分析

2.1 爆破振动的特点

爆破振动与自然地震有相似之处，即二者都是急剧释放能量，并以波动的形式向外传播，从而引起介质的质点振动，产生地震效应。但爆破振动还有以下特点：（1）爆破振动的震源能量小，影响范围小；（2）持续时间短，爆破振动一般在0.1～0.2s左右，而自然地震持续时间长，一般在10～40s左右；（3）爆破振动频率高，而自然地震一般是低频振动；（4）可以控制爆破震源大小及作用方向。

2.2 爆破药量及安全距离的核算

爆破振速的大小与炸药量、距离、地形、爆破方法等有关，推导出的公式（经验公式）较多，目前使用较多的是由相似理论——量纲分析的结果，给出按药量立方根比例推算的方法决定函数关系（萨道夫斯基提出的经验公式）。

式中：v为质点速度，cm/s；Q为爆破药量，kg；R 为测点到爆心的距离，m；k，α是与爆破点至保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数。

目前国内常用的关于安全爆破标准有《爆破安全规程》规定的爆破振动安全判据，该标准以振动速度作为判别依据，规定了一般建筑物和构筑物的爆破地震安全性应满足的安全振动速度要求（见表1）。

重庆大学吴德伦和叶晓明建议的爆破振动安全标准，是以爆破地震频率和振速作为判别依据，并考虑建筑物对地面振动的敏感性程度，综合考虑了频率和振速的共同影响。

3 工程现场检测及勘查

3.1 工程概况

矿业南村2#楼工程设计为6+1层框架结构，2009年竣工并交付使用。由于2011年3月10日附近爆破施工，住户反映楼面板及墙体等多处出现裂缝。

3.2 现场检测及勘查内容

现场检测内容主要针对住户反映最强烈的因爆破而出现的裂缝问题，检测过程中对裂缝开展情况主要进行两方面的工作，一是对裂缝的位置、形态等进行描绘，以便直观反映存在问题，二是在其中的一家住户安装裂缝观察仪，通过一个月的时间来记录裂缝是否有变化。在进行裂缝观察的同时也开展了地基沉降的观测以及其他如钢筋配置、构件强度等相关指标的检测，为安全性复核计算提供相应的数据。

3.2.1 裂缝开展情况

根据裂缝检查情况，矿业南村2#楼裂缝开展主要有以下几类：

（1）粉刷层的龟裂纹，这是由于墙面或板底的粉刷混合砂浆的干缩及表面层乳胶漆的起壳、起皮形成，缝宽0.05～0.10mm。

（2）不同材料的接合面，如吊顶与墙体连接部位、厨房门上方的木板与两侧墙体连接部位；内墙装修粘贴瓷砖的空鼓，比如卫生间管道装饰等；阳台板与柱或墙的接合部位等。

（3）填充墙砌体表面产生横向及纵向裂缝，如东山墙水平裂缝、部分内隔墙表面的横向和纵向细裂缝，缝宽一般为0.05～0.35mm。

（4）现浇板及少数过梁局部混凝土收缩裂缝，现浇楼面板中部沿线管开展纵向或少数横向裂缝及板负弯矩钢筋端部纵向裂缝，其中沿线管裂缝最长可由一个房间顶板延伸至相邻房间顶板，现浇板的裂缝两头小，中间大，缝宽为0.05～0.25mm，一般为贯穿裂缝；过梁裂缝较细小，经检查为0.05mm，常常也会在梁的对应面出现，由于缝宽较小，裂缝对使用及结构安全无影响。

表1 我国爆破安全标准

表2 沉降观测结果表

裂缝观察仪数据显示，所观察的裂缝在一个月内无继续扩展变宽现象。

3.2.2 建筑物其他相关检测内容

根据2011年3月16日～2011年5月7日观测结果，矿业南村2#楼1#～6#观测点3个观测周期的沉降速率均小于0.01～0.04mm/d；根据《建筑物变形测量规范（JGJ 8－2007）》第5.5.5条第4款判定该建筑物的沉降稳定。地基沉降随时间变化结果如表2所示。

4 爆破对相邻建筑物的影响分析

4.1 爆破引起的裂缝成因分析

（1）粉刷层的龟裂纹，主要是由于墙面或板底的粉刷混合砂浆的干缩及表面层乳胶漆的起壳、起皮形成，该种裂纹较为常见，且不会贯通楼面板和墙体。

（2）内墙装修粘贴瓷砖的空鼓，阳台板与柱或墙的接合部位接缝变大是由于不同材料的胀缩性能不同，受温度等作用，连接部位会开裂。

（3）填充墙砌体采用的加气混凝土砌块，由于加气混凝土砌块收缩较大，且收缩的周期较长，使得砌体会在相当长的一个时期内不稳定，表现为在墙体表面产生横向及纵向裂缝，此为框架结构填充墙体通病，施工时如果在砌体表面采用钢丝网或尼龙网片，会减轻此种裂缝开展，如果裂缝开展较大，沿外墙裂缝可能会产生渗水现象，影响使用。

（4）现浇板及少数过梁局部混凝土收缩裂缝，现浇楼面板中部沿线管开展纵向或少数横向裂缝及板负弯矩钢筋端部纵向裂缝，此种裂缝在框架结构及砖混结构房屋的现浇楼面板中较为常见，裂缝的存在对结构安全无影响。

4.2 建筑结构安全性影响分析

为了评价爆破振动是否对相邻建筑物的结构安全性产生影响，需要对该建筑物进行复核计算，同时对框架结构柱、梁进行承载力验算，对基础进行分析评价，计算结果如下：

（1）框架结构验算：框架柱及框架梁抗力与荷载效应之比均大于1.0，均可满足正常使用条件下的承载力要求；现浇板抗力与荷载效应之比均大于1.0，均可满足正常使用条件下的承载力要求。

（2）基础分析评价：没有发现建筑物上部结构存在不均匀沉降引起的裂缝，可认为该工程的地基基础处于安全状态。

4.3 减小爆破对相邻建筑物影响的措施

为了消除或降低爆破时对周围建筑物的影响，很多学者展开了研究，主要是从以下几个方面来考虑：

（1）限值一次最大装药量，选用低威力低爆速的炸药以及适当的装药结构。

（2）合理的使用减震沟可明显降低爆破地震强度，改变地震波频率结构，分散能量，有利于减震。

（3）要充分考虑低频导致建筑物产生共振而引发的破坏，尤其是结构的连接处和结构强度较弱的点，实施爆破时要尽量避免爆破地震波的频率与建筑物的固有频率接近。

（4）实施爆破时要考虑多次爆破对建筑物的疲劳累积，同时加强现场监测，尽量减少爆破振动产生的危害。

5 结论

从检测的结果来看，爆破施工没有直接导致这些裂缝的产生，但爆破可能是促发其破裂的契机，加速了裂缝形成的进程；从裂缝调查情况来看，也不至于影响结构安全，但对现浇板的使用性和耐久性有一定影响，建议封闭处理。

通过安全性复核计算的结果分析，各项验算指标均在规范允许范围内，鉴定结果显示矿业南村2#楼主体结构是安全的。

实施爆破时要做好各种准备工作，准确计算爆破的药量和安全距离等相关数据，同时还要做好通知住户等相关工作，最大限度的减少爆破对居民生活的影响