爆破施工对周边房屋结构安全的影响

摘要：随着爆破技术的不断完善和发展以及城乡道路建设的需要，爆破施工提高了生产效率的同时，也为爆破点附近的房屋带来了影响。本文对爆破振动进行深入分析，探究了爆破振动中地震波频率、爆破持续时间、地震波波长、爆破地震累积效应对房屋结构安全的影响，并针对不同类型房屋给出几点爆破建议。 关键词：爆破振动；房屋结构安全；影响因素 一、概述

随着我国基础设施的不断推进，公路建设发展迅速。在公路边坡开挖、隧道掘进、桥梁基础的建设中都需要进行爆破。爆破产生的振动根据爆破炸药的药量多少和距房屋的距离远近对周边房屋造成不同影响。在爆破施工时爆破工作人员应注意爆破振动对周边房屋的结构影响，如果爆破时不处理好，不仅危及周边居民的人身财产安全，还会造成施工单位与居民的纠纷，影响施工进度。通过探究爆破施工对房屋建筑的安全影响，施工单位可以制定安全、合理的爆破方案，采取安全的爆破技术手段，降低或避免爆破振动对周边房屋的结构影响，确保公路工程建设的顺利进行。 二、爆破振动分析 （一）爆破地震波

炸药在固体介质中爆炸，爆炸产生的冲击波和应力波将固体介质炸碎，应力波经过破裂圈后强度衰减，引起岩石质点产生弹性振动，弹性振动以弹性波的形式向外传播，造成地面振动，这种造成地面振动的弹性波就是爆破地震波。爆破地震波是影响房屋结构安全的主要因素。爆破地震波对地面产生的振动受爆破炸药量因素的影响，在距离不变的条件下，炸药量越大，地面振动的越剧烈，发生振动的时间也越长，对房屋结构的危害也越大。 （二）爆破振动的特征

爆破地震波根据传播途径不同分为体积波和表面波。体积波是在岩体内传播的弹性波，分为纵波（P）和横波（S）。P波是造成岩石破裂的主要原因。表面波是指在岩体表面传播的弹性波，分为瑞利波（R）和勒夫波（L）。R波因频率低、衰减慢、携带能量多成为造成地面破坏的主要原因。

从波形特征来看，爆破产生的三个方向无明显差别。从振幅特征看，振幅衰减快。从频率特征分析，爆破的振动频带较宽，在10～90Hz内分布着较强的能量。振动持续的时间不超过2s。振动的强度随着距离衰减。 （三）安全允许距离分析

国家标准《爆破安全规程》（GB6722-2014）提出了对安全允许距离与对环境影响的控制的规定，通过公式R=（K/V）1/αQm计算出爆破允许的安全距离。其中Q表示炸药量（Kg）；V为地震安全速度（cm/s）；m为药量指数，一般取1/3；K、α为与爆破点的地形地质相关的系数和衰减指数。例如，对于土窑洞、土坯房允许的安全振动速度为1cm/s，砖房允许的安全振动速度为2cm/s，取K=50，α=1.3，可得到土坯房的爆破安全距离为120m，砖房的爆破安全距离为70m。而实际观测的结果受地形地势的影响比理论计算值要小。 三、爆破施工对周边房屋结构安全的影响分析

爆破施工对房屋结构安全的影响是多种因素综合影响的结果。 （一）地震波频率

在地面简谐地震波作用下，房屋结构发生简谐振动，其振幅和相位差由地面

的振动频率和房屋的固有频率及阻尼比决定。换句话说，地震波频率与房屋固有频率相差越大，房屋的振幅越小，房屋结构发生破坏的可能性越小。当地震波的频率与房屋的固有频率接近时，房屋结构发生共振，房屋结构的振动幅度达到最大值，爆破振动的破坏性最大，房屋结构发生倒塌。因此，地震波频率在房屋结构安全中扮演着重要的角色，由共振引起的房屋破坏比其他因素带来的破坏要严重得多。房屋建筑的固有频率在15Hz以下，虽然爆破产生的地震波频率一般高于15Hz，爆破工作人员应具有避免范围在0～15Hz的地震波频率的意识。 （二）爆破持续时间

爆破振动持续时间带来的危害主要表现是房屋建筑反应超过弹性阶段进入局部破坏阶段。持续的振动使局部破坏的裂缝如墙角、墙面进一步扩大，最终使墙体开裂，房屋整体歪斜。因此，在实际的爆破工作中，爆破工作人员需要考虑使用一次爆炸药量和延期时间对周边房屋建筑结构的影响。当爆破环境不理想或周围建筑距爆破点较近时，对延期时间的爆炸方式和一次爆炸药量的谨慎选择，能有效降低爆破振动对房屋结构的影响。 （三）地震波波长

爆破振动产生的地震波波长不同，波长不同对房屋建筑的影响而有所不同。当房屋建筑尺寸较小且地震波波长远大于房屋建筑的尺寸时，房屋各基础点受在地震波影响下发生的振动轨迹相似，房屋整体不产生相对位移，房屋受地震波危害较小。而地震波波长与房屋建筑的尺寸大致相同，且房屋结构的基础不是刚性或房屋整体性不好时，房屋在地震波的作用下，各基础点运动不相同，产生相位差，发生水平或垂直的方向差动，在持续的爆破振动中房屋会出现墙角、窗户破裂情况，甚至墙体移位的情况。 （四）爆破地震累积效应

爆破地震累积效应是指在爆破地震波作用下，土岩介质体与结构体或结构应力状态或应变状态的动态力学效应。累积效应是动态迭加或力学状态的积累，体现在数量上非简单的几何或算术增减。结构爆破地震累积效应是一个由结构发生弹性应变到应力集中、发生塑性应变与产生裂隙再到结构局部开裂与破坏的过程。房屋结构强度在爆破地震累积效应下大幅度降低，房屋结构因失去抵抗力而产生失稳倒塌的现象。

四、不同房屋建筑结构的破坏形式 （一）底部框架砌体建筑

底部框架砌体建筑在城市建设中被广泛应用。建筑材料为砌体，是一种脆性材料，抗弯、抗剪强度较低，虽然抗震性能较好，但需要注意共振和地震波累积冲击造成的损伤。

（二）单层大面积底部建筑

单层大面积底部建筑主要用来作为地下车库使用，其四周使用砖混凝土砌筑，为了满足停车需要，横墙设置少。因此，这种建筑的纵横向抗震性能差。建筑物受相位差及共振影响较大。在起爆时要注意一次起爆量和延期时间，避免建筑因持续时间的振动造成墙体裂缝和顶部错位。 （三）砖瓦土房

砖瓦土房属于砌体建筑结构，承重墙的脆性较大，整体性较差，容易发生受剪破坏，房屋破坏从墙角的裂痕开始。在爆破时，对周边有砖瓦土房的建筑，爆破工作者要注意一次起爆药量，避免引起较大的振动幅度。 五、结语

1、从理论层面得出，爆破产生的地震波以爆破点为中心向四周传播，强度逐渐衰减。地震波对周边房屋的影响程度不是简单依据爆破点距房屋的距离的远近衡量。

2、依据《爆破安全规程》作为爆破振动安全评判的依据，根据安全允许距离公式，安全、合理选择周边有房屋建筑的起爆点。

3、爆破施工中产生的地震波的振动频率对周边房屋建筑的影响较大，特别是振动频率与房屋建筑固有频率相似时，会对房屋造成严重破坏。振动持续时间比地震持续时间短，对房屋造成的破坏远小于地震带来的破坏，但反复爆破带来爆破地震累积效应还是一定程度损坏了房屋的内部装饰。

4、爆破振动对不同类型房屋结构的破坏形式不同，在实际爆破时爆破人员应注意区分，不能一概而论。 参考文献

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