开挖爆破振动监测方案1221.docx
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开挖爆破振动监测方案1221
雅窘江桐子林水电站导流明渠及金龙沟料场
爆陂振助试验与览测方秦
浙江华东工程咨询有限公司
二OO九年十二月二十日
1前言3
1.1工程概况3
1.2现场条件3
1.3振动影响分析4
1.4降低开挖爆破振动影响的措施5
2爆破振动控制标准6
2.1爆破振动特点6
2.2爆破振动控制标准6
3监测目的与内容7
3.1监测目的7
3.2监测工作内容8
4开挖爆破振动强度预测与分析8
4.1爆破振动强度预测方法8
4.2爆破振动强度预测与分析9
5爆破振动监测依据10
6爆破振动监测与试验实施方案10
6.1测振仪器及安装方法10
6.2爆破振动监测流程12
6.3爆破振动监测方法12
6.4爆破振动试验与监测工作布置18
7监测工作安排原则20
8监测报告及提交21
9监测费用21
10项目组织及人员与设备投入22
10.1项目人员投入22
10.2项目设备投入22
11现场配合与协调23
11.1监测单位现场职责23
11.2土建承包人配合工作23
12类似工程业绩23
1前言
1.1工程概况
桐子林水电站位于四川省攀枝花市盐边县境内的雅薯江干流上，是雅薯江干流下游最末一级梯级电站，其上游有多个梯级电站，其中在建的有锦屏一级、锦屏二级、桐子林水电站，已建成的有二滩水电站。
桐子林水电站由河床式发电厂房、左右岸挡水坝及泄洪闸等建筑组成，电站总装机为600MWo桐子林水电站右岸有桐雅公路通过，左岸有攀枝花至米易公路通过，电站枢纽上距二滩水电站约18km,下距攀枝花市约28km,电站距成昆铁路桐子林火车站约1km。
桐子林水电站永久建筑物布置从左岸至右岸依次为左岸接头挡水坝段（混凝土重力坝）、河床式厂房坝段、泄洪闸坝段、右岸接头挡水坝段。
坝顶轴线长度为440.43m,坝顶高程1020.00m,最大坝高71.30m,最大闸高66.50m。
桐子林水电站于2004年10月开始筹建，计划2009年11月导流明渠工程开工，2011年10月主体土建工程开工，2015年3月首台机组发电，2016年3月工程竣工。
1.2现场条件
121导流明渠施工简况
桐子林水电站导流明渠位于河床右岸滩地上，导流明渠开挖占线长约1000m,沿坝轴线长约100m,开挖高差最大约37m,总开挖工程量约115万方。
开挖历时3.5个月。
导流明渠施工工期紧，工作面狭小，爆破开挖作业与边坡支护、地连墙、新浇混凝土、固结灌浆、圉堰高压旋喷等存在同期施工情况，而且爆破开挖区域临近过坝公路及边坡。
因此开挖爆破作业对边坡、支护、地连墙、新浇混凝土及固结灌浆等振动影响在所难免。
122导流明渠工程地质简况
导流明渠开挖揭露的基岩主要为条痕状混合岩和砂页岩，大多属中硬岩。
根据有关资料，不同岩性的爆破振动参数K、Q参考值见表1.2-lo
表1.2-1不同岩性的K、Q值参考值一览表
岩性
K
a
坚硬岩石
50〜150
1.3〜1.5
中硬岩石
150〜250
1.5〜1.8
软质岩石
250-350
1.8-2.0
导流明渠爆破开挖范圉内大多为V类和IV类岩体，根据经验，试验前的K和a经验值可分别取250和1.8。
3振动影响分析
1.3」导流明渠开挖爆破振动影响分析
导流明渠与右岸公路高边坡的最小距离约为15m,导流明渠开挖爆破施工作业将会对邻近的右岸过坝公路、边坡及支护结构产生一定的振动影响。
导流明渠开挖爆破振动影响部位见图1.3-lo
下边坡锚索
公路下边坡
开挖爆破
图1.3-1导流明渠开挖爆破振动影响部位示意图
另外，根据导流明渠施工总体布置，在导流明渠爆破开挖施工期间，边坡支护施工
（喷混凝土、锚杆及预应力锚索）、地连墙施工、左导墙浇筑混凝土施工等将陆续开始或尚未完工。
因此，导流明渠的开挖爆破施工也会对该部位的其他施工作业或建（构）筑物产生振动影响。
1.3.2金龙沟料场开采振动影响分析
金龙沟料场为原二滩电站人工骨料场开采剩余部分，位于二滩电站左岸坝肩上游金龙沟谷坡左侧，距二滩大坝和厂房直线距离约800m,距金龙山滑坡体边缘约350mo料场开采爆破将对二滩大坝、厂房造成振动影响，《雅著江桐子林水电站金龙沟人工砂石系统料场开采规划方案咨询意见》,大坝和厂房的爆破振动质点允许振速<0.5cnVso在开釆时对料场开釆爆破施工进行监控，以保证二滩电站的运行安全。
1.4降低开挖爆破振动影响的措施
在土建开挖爆破施工过程中，设法减弱爆破振动强度，一般采取以下控制措施：
（1）严格控制段最大装药量
降低段药量是控制爆破振动最直接、有效的措施。
从M.A.萨道夫斯基公式V二疋陣「可以看出，爆破振动强度与段药量Q成正比关系，与爆心距成反比关系，当段药量减少，质点振动强度降低。
（2）改变最小抵抗线W的方向
根据力学原理分析，在地质、地形条件及爆破参数相同的条件下，振动作用最强烈的方向是最小抵抗线W的后方，而侧面较小。
所以最好采用斜线或V形起爆方案。
（3）合理选择各段起爆时间间隔
完整的单段爆破地震波形应包括初震相、主震相和余震相。
主震相周期一般为50-100mso为避免后一段爆破产生的地震波与前一段地震波相叠加而加强，两段起爆时间间隔△t应有所控制，宜使△t>100mso
（4）采用预裂爆破
实践表明，预裂爆破降震率可达到30%以上，其至可达50%以上，预裂爆破已成为控制爆破振动强度的有效措施。
（5）开挖减振沟槽
在爆源与保护对象之间开挖减振沟槽可以降低爆破振动强度，但减振沟槽应有一定规模且有一定深度。
（6）釆用孔内微差爆破
当孔深很大，单孔装药量大于最大段药量时，可采用孔内微差与孔外微差结合的爆破方法，也可采用“半台阶”爆破法，爆破振动强度可有效地下降。
（7）使用多段别高精度亳秒导爆管
微差分段爆破时，一般情况应跳段使用导爆管雷管，而且多数情况下为两孔一段或单孔单段起爆，这样每次爆破要求使用的导爆管雳管段别多，总间隔时间长，故应釆用高精度毫秒导爆管雷管，以满足降震爆破的需要。
（8）合理安排施工工序
不同龄期的新浇混凝土、灌浆区及锚杆、锚索对振动控制要求有所不同，合理安排爆破开挖与其他施工作业部位、时机，最大程度地降低爆破开挖对振动敬感建（构）筑物的振动影响。
2爆破振动控制标准
2.1爆破振动特点
开挖爆破施工时，炸药的一小部分能量将转换为地震波，从爆源以波的形式向外传播，经过介质而到达地表，引起地表的振动，振动的强度随着爆心距的增加而减弱。
当质点振动达到一定的强度时，会引起地表和建筑物、构筑物不同程度的损伤或破坏。
爆破振动与天然地震相比，具有如下特点：
（1）爆破振动峰值非常高，衰减快。
一般天然地震在7度地震条件下约为0.1~0.15g,8度地震也只有0.2~0・3g,而爆破振动远大于此。
LI前世界上记录到的天然地震加速度最大值仅为数g,而在大爆破的近区测得的加速度高达25.3go但是爆破振动衰减很快，破坏区范围小。
（2）爆破振动频率高。
天然地震振动的主频大多为2~10Hz,很少超过20Hz,而爆破振动远高于此。
爆破振动的主频大多在10~50Hz,械至高达100Hz以上。
（3）爆破振动持续时间短。
爆破振动的主振段持续时间一般不超过0.5s,短者小于0.1s,而一般天然地震持续时间在10s以上或更长。
2.2爆破振动控制标准
开挖爆破所引起的地面振动与天然地震一样，是一个非常复杂的变量。
它以波的形式传播，其振幅、周期和频率都随时间而变化。
振动的物理量一般用质点的振速、加速度、位移和振动频率等表示。
振动幅值是衡量爆破振动强度的标志，一般使用质点振动速度幅值、加速度幅值和位移幅值等，1_1前我国水电行业大多以质点振动速度幅值作为判别标准。
山于爆破振动引起的建筑物、结构物或岩土体等的破坏受到许多复朵因素的影响，例如破坏过程的复杂性和岩土介质的多变性等，因此，关于爆破振动的允许标准，口前还没有统一规定，一般是根据U前的研究成果与具体工程的实际情况综合确定。
根据《水电水利工程爆破安全监测规程》和《桐子林水电站基坑及边坡开挖和支护施工技术要求》的规定，开挖爆破施工时，必须对爆源点周边振动敬感建（构）筑物、岩土体进行振动监测，严格控制质点振动强度，防止爆破振动对建（构）筑物、岩土体造成损伤或破坏。
相关爆破振动控制标准见表2.2-10一般当质点振速超过允许值时应暂停爆破作业，并通过爆破试验控制爆破药量与安全距离。
表2.2-1开挖爆破振动控制标准一览表
序号
保护对象
允许质点振动速度（cm/s）
备注
0~3d
3d~7d
7d~28d
>28d
1
新浇混凝上
1.0-3.0
2・O~5・O
5.0-10.0
<10.0
《水电水利工程爆破安全监测规程》
2
灌浆
<1.0
<1.5
2・0~2・5
/
3
预应力锚索（杆）
<1.0
<1.5
5・0~7.0
/
4
电站机电设备（含仪表、变压器）
<0.9
5
新浇混凝土
1.5-2.5
2.5-5.0
5.O-7.O
7.0-10.0
设计值
6
灌浆区
<1.5
2.O-5.O
/
7
预应力锚索（杆）
<1.0
<1.5
5.O-7.O
/
8
公路边坡
v<10
9
二滩大坝及厂房
<0.5
10
新浇混凝土
1・5~2・0
2・0~3・0
3.O-5.O
5.0-8.0
三峡水电站经验值
11
帷幕及固结灌浆工程
vWl・5cm/s
12
丄石围堰及防渗结构
堰体边坡v^7cm/s,塑性混凝土心墙”W5cm/s,刚性混凝土心墙v^3cm/s
13
锚喷支护结构
达到70%设计强度之前20m内不允许爆破：
20m之
外爆破箴动按新浇混凝土标准控制
14
永久船闸二期边坡
微风化v=15~20cm/s,弱风化花岗岩v=10~20cm/s,
强风化花岗岩v^lOcm/s
3监测目的与内容
3.1监测目的
（1）通过爆破振动监测与试验，获取爆破振动沿不利断面或不安全方向的振动衰减传播规律，回归计算爆破振动传播公式，估算开挖爆破最大允许药量与安全距离，为确定爆破施工方案与爆破参数提供依据；
（2）通过爆破振动监测与试验，评价爆破施工方案和爆破参数的合理性，为控制与优化爆破施工参数提供依据；
（3）通过爆破振动监测，测定开挖爆破作业对震动敬感建（构）筑物、岩土体的振动影响程度，并根据相关规范及设汁标准，对其安全性作出评估，并为控制或调整爆破参数提供依据。
3.2监测工作内容
根据开挖爆破施工情况，结合需要重点保护的对象分析，爆破振动试验与监测工作内容包括：
（1）测定公路及边坡方向的爆破振动参数，监测导流明渠开挖爆破对过坝公路路面、上下边坡及支护结构（锚杆、预应力锚索）的振动影响。
（2）测定地连墙方向的爆破振动参数，监测导流明渠开挖爆破对地连墙施工的振动影响。
（3）测定左导墙新浇混凝土方向的爆破振动参数，监测导流明渠开挖爆破对左导墙新浇混凝土的振动影响。
（4）测定金龙沟料场爆破振动参数，监测金龙沟料场开采爆破对二滩大坝、厂房及进水口的振动影响。
4开挖爆破振动强度预测与分析
4.1爆破振动强度预测方法
开挖爆破时，决定爆破振动强度的因素很多，但主要是药量和爆心距。
用于测算爆破振动强度的公式很多，差异也很大，但U前我国大多釆用M.A•萨道夫斯基地震动最大速度经验公式预测爆破振动强度：
V=K（M—尸
R
式
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