縉云山隧道爆破振動對附近民房的影響分析

趙延露+康捷

摘 要：隧道的開挖使用爆破方式時，爆破振動對地表建筑的影響需要重視，通過理論計算編制可行的爆破方案的同時輔以必要的爆破振動監(jiān)測是保證既有地面建筑結(jié)構(gòu)物安全的有效手段。本文以重慶縉云山隧道在施工過程中遇到的實際情況為例，探討爆破振動監(jiān)測印證理論計算結(jié)果的手段和方法。

關(guān)鍵詞：爆破振動 監(jiān)測 隧道施工

中圖分類號：U445.53 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）07（b）-0061-02

近年來，信息化施工是施工行業(yè)的一種趨勢，尤其是隧道信息化施工更被行業(yè)內(nèi)各級單位重視，隧道爆破振動監(jiān)測是隧道信息化施工的重要組成部分。隨著國家高速公路發(fā)展需要，隧道施工地點也較以往的山區(qū)逐漸向城鄉(xiāng)結(jié)合部轉(zhuǎn)移，城鄉(xiāng)結(jié)合部隧道地表建筑物密集，編制的爆破專項方案在滿足國家《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2011）的相關(guān)要求的同時，在施工過程中是否會對地表建筑物帶來不利影響；是否安全可靠，均需要通過有效手段進行監(jiān)測和印證。

縉云山隧道穿越重慶市璧山區(qū)境內(nèi)的縉云山，地處城鄉(xiāng)結(jié)合部，隧道施工區(qū)域地表有多處建筑物需要進行爆破振動影響監(jiān)測。針對縉云山隧道爆破施工過程中振動速度的變化，通過監(jiān)測信息，評估爆破對地面建筑、周邊圍巖的影響，為正確調(diào)整、驗證爆破參數(shù)提供科學(xué)依據(jù)，確保隧道的施工及地表結(jié)構(gòu)物的安全，并為有相同情況的隧道施工提供一定的借鑒。

1 工程概述

縉云山隧道九永高速公路的控制性工程，縉云山隧道設(shè)計為分離式三車道隧道，兩洞凈距15.25m，左線全長2714m，右線全長2745m。地質(zhì)情況復(fù)雜，III級圍巖占比11.32%，IV級圍巖占比34.03%，V級圍巖占比54.65%，隧道存在巖溶、煤層與瓦斯、采空區(qū)及斷層破碎帶等不良地質(zhì)情況?？N云山隧道呈近東西向橫穿縉云山南段。工程布設(shè)段寬約2.9km。隧址區(qū)地形最高點標(biāo)高626.00m，最低標(biāo)高點標(biāo)高307m，隧道穿過地帶相對高差達319m，隧道最大埋深約276m。

縉云山隧道出口洞門設(shè)計為端墻式洞門。左、右洞凈距14.77m，屬小凈距隧道。隧道出口右洞存在一處地形偏壓，進洞施工采用蓋挖法施工，左洞采用零開挖進洞，開挖工法采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進洞施工。隧道出口左洞K7+600右46m位置有一處民宅為爆破振動影響監(jiān)測對象。

2 爆破振動理論值計算

隧道爆破振動監(jiān)測共布點4個，該處距離隧道爆破源平距46m，按照國家《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2011）的規(guī)定，最大允許振動速度和安全距離計算如下：v=k（（（q^（1/3））/R）^α），式中：v為介質(zhì)質(zhì)點振動速度（cm/s）；Q為炸藥量，齊發(fā)爆破時取總藥量，微差爆破時取最大單響藥量；R為爆源中心到被保護物的距離（m）；k為與介質(zhì)性質(zhì)、爆破方式等因素有關(guān)的系數(shù)，在巖石中k=30～180，巖石越堅硬，取值越??；α為與傳播途徑和地質(zhì)地形等因素有關(guān)的系數(shù)，近距離一般取1.5～2.3，遠(yuǎn)距離一般取1.0～1.5。

縉云山隧道控制最大段裝藥量為（按影響最大的周邊眼60個，單個炮眼裝藥量7×203.1g計算）Qmax=85.3kg，取k=50，α=2，R=46m時，最大振動影響v=50×（85.3/46）2 =0.458cm/s。

3 隧道爆破振動監(jiān)測

3.1 測點布置

因隧道右洞進洞采用蓋挖法施工，故距離檢測點最近的爆破源為隧道左洞ZK7+600處?？N云山隧道出口微震爆破施工開始后，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，在縉云山隧道出口ZK7+600段開挖掌子面對應(yīng)的隧道地面里程位置布置1個測點。地表于K7+600右46m民房位置進行布點。

3.2 測振儀器安裝及爆破數(shù)據(jù)采集

爆破振動監(jiān)測使用L20型爆破測振儀，配置3個單向速度傳感器或1個三分量速度傳感器。振動監(jiān)測儀及傳感器均經(jīng)過檢定?，F(xiàn)場直接設(shè)置采集時限時波形參數(shù)、采集峰值參數(shù)和采集頻率參數(shù)。儀器設(shè)備與電腦進行數(shù)據(jù)傳輸使用方式為通過USB接口連接，數(shù)據(jù)的處理分析及成果輸出運用專業(yè)軟件進行，同時爆破測振儀帶有手機報警功能，使用時需要設(shè)置一定振速閾值，若監(jiān)測過程中有溢出的情況，設(shè)備可以自動發(fā)出相應(yīng)短信，對溢出情況進行報警。

每臺L20型爆破測振儀可使用三個通道，可同時記錄1個測點的三分量振動或3個測點的單向爆破振動。儀器用于豎向振動速度測量的時候，3個豎向速度傳感器與儀器連接；儀器用于三矢量振動速度測量的時候，1個三分量加速度傳感器或1個三分量速度傳感器可連接儀器。

縉云山隧道ZK7+600掌子面爆破2h以前，按設(shè)計好的位置安裝三矢量速度傳感器。安裝傳感器的時候，首先將地表浮土以及松散物體和雜物清理干凈，然后進行地表平整度測量。保持單向振動速度傳感器垂直安放，調(diào)整三矢量振動傳感器的Z向需要鉛直，X向指向爆破源為水平徑向，則Y向為水平切向。然后逐一編號監(jiān)測點，記錄和測量傳感器及震源中心的高程與位置。測點表面需要與傳感器貼緊連接好，地表或側(cè)壁與傳感器連接使用熟石膏，基巖表面或建筑物表面將石膏固化后粘結(jié)，這樣可以使傳感器與建筑物整體振動，能夠保證獲得正確的測試結(jié)果。爆破前0.5h，將各傳感器與采集儀器連接，記錄采集儀和傳感器的編號，設(shè)置好各項需要參數(shù)，調(diào)試好各儀器設(shè)備。最后操作人員需要撤離到安全區(qū)域。

等待響炮后，需要等待專業(yè)爆破工人確認(rèn)安全后，工作人員進入現(xiàn)場整理連接線、傳感器與儀器。儀器設(shè)備與電腦進行連接后，傳輸現(xiàn)場記錄的振動波形數(shù)據(jù)。然后讀取水平切向的振動峰值、豎向峰值、水平徑向的峰值主頻等參數(shù)，使用振動分析軟件對波形進行分析處理。

3.3 爆破振動監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果

在臨近縉云山隧道爆破里程ZK7+600位置進行施工爆破振動測試，現(xiàn)場測試情況如下：測試時間為2016年1月15日，掌子面爆破里程為ZK7+600處，測試測點①為最大振動速度點，測量結(jié)果為0.511cm/s，其余3點均<0.5cm/s。

4 振動影響評價

縉云山隧道爆破里程ZK7+600右側(cè)民房為磚瓦結(jié)構(gòu)，按照國家《爆破安全規(guī)程》要求：（1）若監(jiān)測點任一方向的實測最大質(zhì)點振動速度超過相應(yīng)的振動控制標(biāo)準(zhǔn)，則爆破質(zhì)點振動速度超限，可能或已經(jīng)對所監(jiān)測的對象造成損傷或破壞。（2）若監(jiān)測點所有方向的實測最大質(zhì)點振動速度均小于相應(yīng)的控制標(biāo)準(zhǔn)，則表明監(jiān)測對象不會受到爆破振動損傷，是安全的。（3）若實測振動幅值超限，應(yīng)對監(jiān)測對象進行宏觀調(diào)查，觀察監(jiān)測對象是否出現(xiàn)細(xì)微裂縫及已有裂紋寬度及延伸是否發(fā)展、起鼓等損傷現(xiàn)象，必要時可利用聲波檢測等手段對爆破振動影響程度進行評價。國家《爆破安全規(guī)程》爆破振動評價表中對于一般磚房、非抗震的大型砌塊建筑物允許安全振速為2.0～2.5cm/s的標(biāo)準(zhǔn)，取低值為控制標(biāo)準(zhǔn)，可以看出爆破振動對該處房屋影響不超過安全標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語

在隧道施工過程中對爆破振動進行監(jiān)控，對于地表建筑物的結(jié)構(gòu)安全有著至關(guān)重要的意義。監(jiān)測結(jié)果表明：爆破開挖過程中，爆破得到有效控制，整體爆破振動曲線趨于平穩(wěn)；綜合分析隧道地面建筑的監(jiān)測成果，爆破振速平穩(wěn)、數(shù)值穩(wěn)定，既有地面建筑結(jié)構(gòu)受到的震動影響在安全范圍內(nèi)，對地面建筑結(jié)構(gòu)不會造成破壞。同時通過對工程實際的監(jiān)測數(shù)據(jù)與理論計算的結(jié)果對比可知：理論計算最大振動影響 0.458cm/s與實測的0.511cm/s數(shù)據(jù)基本吻合，理論計算模型中各參數(shù)的取值正確，計算的結(jié)果可用于對地面建筑結(jié)構(gòu)受到的震動影響的安全判定。

參考文獻

[1] 張超.淺埋隧道爆破振動地表質(zhì)點響應(yīng)規(guī)律研究[J].公路，2016（10）：246-250.

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