爆破振动对临近建筑物安全影响浅析
摘要：爆破是现今城区改造、道路建设、矿山开采等领域作业中最常使用的一种方式，不过如果不能对爆破实施合理管控，其产生的振动波将会对周边建筑带来影响，轻则墙皮脱落，重则会直接导致建筑结构开裂，破坏其稳定性和安全性。为此，有必要加大对爆破振动影响的研究力度，制定合理的保护措施，以维护周边建筑的安全。
关键词：爆破振动;周边建筑;保护措施;
爆破时炸药产生的部分能量会转换成地震波，并以波的形式向外传播，而当振动达到一定强度后，就会给周边建筑带来不同程度的影响，进而对人们的生命财产构成威胁。但在现今建筑施工中，大多数人员都忽略了爆破振动带来的影响，只想通过最为简单的方式增强爆破效果，推动项目的进展，这使得我国整体建设面临较为严峻的挑战。因此加强爆破振动对临近建筑物安全影响的研究尤为必要。
一、爆破振动的特征
爆破振动与地震灾害类似，都是通过能量的转换和释放引起介质支点振动，产生地震效应。不过与地震相比，爆破振动还具有以下几点特征。首先，爆破振动中产生的震源能量相对较小，影响仅限制于周边区域;其次，振动时间较短，一般在0.1-0.2秒左右，即使是持续振动也不会超过40秒;再次，振动频率较高，瞬间破坏性较大;最后，爆破震源及作用方向存在可控性。
二、爆破振动频率对建筑物破坏的影响
爆破振动频率对建筑物破坏所带来的影响主要体现在以下几方面上：
一是爆破振动中，对地表及周边建筑物所带来的破坏存在复杂性。而导致该现象的因素有：支点峰值振幅、主振动周期、主振动频率、振动持续时间等，这些因素的快速变化，导致地表与周边建筑物的承载能力发生改变，进而引发破坏问题。
二是爆破对建筑物的积累损伤作用。爆破过程中产生的振动波是瞬时的，在振动波超出建筑弹性性能范围后，周边建筑会出现局部破损情况，如果这时振动持续进行，则破损情况会逐渐增加，并形成连续反应，直接破坏建筑结构，引起安全事故。如果振动的持续时间较短，且破坏问题不是十分严重，则建筑在近期内不会出现任何问题，但在长期使用中，结构的刚度及承载力会发生变化，随着时间的推移，问题会逐渐堆积，建筑安全受到严重影响。另外，在该阶段，如果在此出现爆破振动，建筑结构受到的破损将会加大。
三是相同条件下，低频率的振动波对建筑的危害更大。在爆破振动中，当主振动频率与基本频率相同或相近时，会形成共振反应，对建筑造成的破坏将会成倍增加，威胁建筑安全。
三、临近建筑物爆破振动的控制措施
（一）能量源控制
降低爆破振动频率最为有效的措施就是抑制炸药爆炸时能源的释放。通过对地震波主振幅的合理控制，可保证临近建筑的安全。为此，在实际操作中，应对炸药瓶、起爆时的炸药量、装药结构等实行合理规划和设计，避免危险的产生。
（二）炸药品种的选择
在炸药品种选择上，要尽可能使用威力弱、爆速慢的炸药，这样在爆破过程中，能够确保炸药波阻抗与岩石波阻抗之间的合理性，降低振动频率，减轻振动危害。根据理论及实践研究了解到，炸药的波阻抗与振动强度之间呈正相关，波阻抗越大，振动强度就越大，尤其是在岩石附近进行爆破振动时，就会随着波阻抗的增加，振动强度不断加大。反之，波阻抗越小，振动强度也越小。
此外，在炸药选择完成后，需要对炸药的爆速予以控制，尽可能降低爆速速度，减弱振动强度。如将岩石炸药的包塑从原有的每秒3200米降低到每秒1800米，振动幅度也会降低40%-60%左右。
（三）孔内微差控制爆破法
孔内微差控制爆破法在使用过程中，一方面是通过孔内分段爆破的方式将爆破药实行分散处理，降低每段爆破后产生的振动频率，达到減震目的;另一方面则是利用分段爆破过程中不同振动波点产生的影响与后续波形叠加消减的方式，来降低振动频率，以达到干扰降震的目的。由于工作原理的不同，在使用过程中制定的爆破方案也会存在一定差异。现阶段大多是以孔内微差——分散药置方案和孔内微差——干扰降震方案为主，且前者的使用频率要明显高于后者。
（四）能量传播介质的控制
爆破振动中的传播介质有炸药填装中的结构变化和岩石、水流等自然介质这两种，对这些传播介质的合理控制，能够有效降低爆破振动频率的传播效率，达到减震目的。在炸药填装结构控制中，主要是对每段的炸药填装量予以控制，避免爆破时地震效应的产生。而后者属于天然介质，所以在控制上更具针对性，需要工作人员展开合理分析。
（五）能源传播过程的控制
爆破过程中产生的振动波在向周边临近建筑传播时，可通过干扰、阶段等方式阻隔地震波的传播，降低振动频率对其的影响，加强减震效果。
（六）地震波传播路径的截断措施
地震波传播路径的阻隔可在波源与临近建筑之间采取合理措施，阻隔地震波的传播，降低振动频率对临近建筑的影响。最常见到的方法有预裂爆破、开挖减震沟等。其中预裂爆破是在爆源与临近建筑物之间设置垂直的地表孔，在主装药孔爆破作业前，对垂直的地表孔实施爆破处理，其所形成的裂缝缝隙能够很好的阻隔后续爆破中地震波带来的影响，起到逐层减弱地震波的作用，保证临近建筑的安全。在垂直地表孔爆破中，孔隙面、沟壁长度和深度越大，相应的减震效果越明显。
（七）结构动态响应控制
该方法是通过对振动主频结构与自振频率的合理控制，来避免共振问题的产生，从而降低爆破振动对临近建筑物结构的影响，保证建筑安全。该方法一般被应用在爆破振动远区的防护和减震工作中。具体实施方案有结构修正设计和微差干扰减震这两种。结构修正设计方案是在设计阶段内，将减震目标融入其中，对各施工环节实行合理规划。微差干扰降震方案是利用合理的微差时间间隔，将主振波形予以管控，进而减少共振的一种方式。不过不管是哪种方案，都缺少爆破振动持时的控制标准，这使得爆破中一旦遇到岩石类结构，很容易增加共振或建筑结构的破损率，故而有必要加大对这方面的研究力度。
四、结语
爆破振动对于临近建筑物的安全影响较大，如果不能对其实施合理管控，则很容易增加临近建筑物的危险系数。为此，相关人员应当结合实际情况开展研究作业，选用科学合理的措施减少爆破中的地震波，以维护临近建筑的质量安全。
参考文献：
[1]基于HHT能量谱的高精度雷管短微差爆破降振效果分析[J]. 邱贤阳，史秀志，周健，黄丹，陈新. 爆炸与冲击. 2017（01）
[2]小波包分析在爆破震动信号能量衰减规律中的应用[J]. 宁瑞峰，张世平. 爆破. 2014（01）