缙云山隧道爆破振动对附近民房的影响分析.docx

缙云山隧道爆破振动对附近民房的影响分析

赵延露+康捷
摘 要：隧道的开挖使用爆破方式时，爆破振动对地表建筑的影响需要重视，通过理论计算编制可行的爆破方案的同时辅以必要的爆破振动监测是保证既有地面建筑结构物安全的有效手段。本文以重庆缙云山隧道在施工过程中遇到的实际情况为例，探讨爆破振动监测印证理论计算结果的手段和方法。
关键词：爆破振动 监测 隧道施工
：U445.53 ：A ：1674-098X（2017）07（b）-0061-02
近年来，信息化施工是施工行业的一种趋势，尤其是隧道信息化施工更被行业内各级单位重视，隧道爆破振动监测是隧道信息化施工的重要组成部分。随着国家高速公路发展需要，隧道施工地点也较以往的山区逐渐向城乡结合部转移，城乡结合部隧道地表建筑物密集，编制的爆破专项方案在满足国家《爆破安全规程》（GB6722-2011）的相关要求的同时，在施工过程中是否会对地表建筑物带来不利影响；是否安全可靠，均需要通过有效手段进行监测和印证。
缙云山隧道穿越重庆市璧山区境内的缙云山，地处城乡结合部，隧道施工区域地表有多处建筑物需要进行爆破振动影响监测。针对缙云山隧道爆破施工过程中振动速度的变化，通过监测信息，评估爆破对地面建筑、周边围岩的影响，为正确调整、验证爆破参数提供科学依据，确保隧道的施工及地表结构物的安全，并为有相同情况的隧道施工提供一定的借鉴。
1 工程概述
缙云山隧道九永高速公路的控制性工程，缙云山隧道设计为分离式三车道隧道，两洞净距15.25m，左线全长2714m，右线全长2745m。地质情况复杂，III级围岩占比11.32%，IV级围岩占比34.03%，V级围岩占比54.65%，隧道存在岩溶、煤层与瓦斯、采空区及断层破碎带等不良地质情况。缙云山隧道呈近东西向横穿缙云山南段。工程布设段宽约2.9km。隧址区地形最高点标高626.00m，最低标高点标高307m，隧道穿过地带相对高差达319m，隧道最大埋深约276m。
缙云山隧道出口洞门设计为端墙式洞门。左、右洞净距14.77m，属小净距隧道。隧道出口右洞存在一处地形偏压，进洞施工采用盖挖法施工，左洞采用零开挖进洞，开挖工法采用双侧壁导坑法进洞施工。隧道出口左洞K7+600右46m位置有一处民宅为爆破振动影响监测对象。
2 爆破振动理论值计算
隧道爆破振动监测共布点4个，该处距离隧道爆破源平距46m，按照国家《爆破安全规程》（GB6722-2011）的规定，最大允许振动速度和安全距离计算如下：v=k（（（q^（1/3））/R）^α），式中：v为介质质点振动速度（cm/s）；Q为炸药量，齐发爆破时取总药量，微差爆破时取最大单响药量；R为爆源中心到被保护物的距离（m）；k为与介质性质、爆破方式等因素有关的系数，在岩石中k=30～180，岩石越坚硬，取值越小；α为与传播途径和地质地形等因素有关的系数，近距离一般取1.5～2.3，远距离一般取1.0～1.5。
缙云山隧道控制最大段装药量为（按影响最大的周边眼60个，单个炮眼装药量7×203.1g计算）Qmax=85.3kg，取k=50，α=2，R=46m时，最大振动影响v=50×（85.3/46）2 =0.458cm/s。
3 隧道爆破振动监测
3.1 测点布置
因隧道右洞进洞采用盖挖法施工，故距离检测点最近的爆破源为隧道左洞ZK7+600处。缙云山隧道出口微震爆破施工开始后，根据现场实际情况，在缙云山隧道出口ZK7+600段开挖掌子面对应的隧道地面里程位置布置1个测点。地表于K7+600右46m民房位置进行布点。
3.2 测振仪器安装及爆破数据采集
爆破振动监测使用L20型爆破测振仪，配置3个单向速度传感器或1个三分量速度传感器。振动监测仪及传感器均经过检定。现场直接设置采集时限时波形参数、采集峰值参数和采集频率参数。仪器设备与电脑进行数据传输使用方式为通过USB接口连接，数据的处理分析及成果输出运用专业软件进行，同时爆破测振仪带有手机报警功能，使用时需要设置一定振速阈值，若监测过程中有溢出的情况，设备可以自动发出相应短信，对溢出情况进行报警。
每台L20型爆破测振仪可使用三个通道，可同时记录1个测点的三分量振动或3个测点的单向爆破振动。仪器用于竖向振动速度测量的时候，3个竖向速度传感器与仪器连接；仪器用于三矢量振动速度测量的时候，1个三分量加速度传感器或1个三分量速度传感器可连接仪器。
缙云山隧道ZK7+600掌子面爆破2h以前，按设计好的位置安装三矢量速度传感器。安装传感器的时候，首先将地表浮土以及松散物体和杂物清理干净，然后进行地表平整度测量。保持单向振动速度传感器垂直安放，调整三矢量振动传感器的Z向需要铅直，X向指向爆破源为水平径向，则Y向为水平切向。然后逐一编号监测点，记录和测量传感器及震源中心的高程与位置。测点表面需要与传感器贴紧连接好，地表或侧壁与传感器连接使用熟石膏，基岩表面或建筑物表面将石膏固化后粘结，这样可以使传感器与建筑物整体振动，能够保证获得正确的测试结果。爆破前0.5h，将各传感器与采集仪器连接，记录采集仪和传感器的编号，设置好各项需要参数，调试好各仪器设备。最后操作人员需要撤离到安全区域。
等待响炮后，需要等待专业爆破工人确认安全后，工作人员进入现场整理连接线、传感器与仪器。仪器设备与电脑进行连接后，传输现场记录的振动波形数据。然后读取水平切向的振动峰值、竖向峰值、水平径向的峰值主频等参数，使用振动分析软件对波形进行分析处理。
3.3 爆破振动监测数据结果
在临近缙云山隧道爆破里程ZK7+600位置进行施工爆破振动测试，现场测试情况如下：测试时间为2016年1月15日，掌子面爆破里程为ZK7+600处测试测点①为最大振动速度点，测量结果为0.511cm/s，其余3点均
4 振动影响评价
缙云山隧道爆破里程ZK7+600右侧民房为砖瓦结构，按照国家《爆破安全规程》要求：（1）若监测点任一方向的实测最大质点振动速度超过相應的振动控制标准，则爆破质点振动速度超限，可能或已经对所监测的对象造成损伤或破坏。（2）若监测点所有方向的实测最大质点振动速度均小于相应的控制标准，则表明监测对象不会受到爆破振动损伤，是安全的。（3）若实测振动幅值超限，应对监测对象进行宏观调查，观察监测对象是否出现细微裂缝及已有裂纹宽度及延伸是否发展、起鼓等损伤现象，必要时可利用声波检测等手段对爆破振动影响程度进行评价。国家《爆破安全规程》爆破振动评价表中对于一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物允许安全振速为2.0～2.5cm/s的标准，取低值为控制标准，可以看出爆破振动对该处房屋影响不超过安全标准。
5 结语
在隧道施工过程中对爆破振动进行监控，对于地表建筑物的结构安全有着至关重要的意义。监测结果表明：爆破开挖过程中，爆破得到有效控制，整体爆破振动曲线趋于平稳；综合分析隧道地面建筑的监测成果，爆破振速平稳、数值稳定，既有地面建筑结构受到的震动影响在安全范围内，对地面建筑结构不会造成破坏。同时通过对工程实际的监测数据与理论计算的结果对比可知：理论计算最大振动影响 0.458cm/s与实测的0.511cm/s数据基本吻合，理论计算模型中各参数的取值正确，计算的结果可用于对地面建筑结构受到的震动影响的安全判定。
参考文献
[1] 张超.浅埋隧道爆破振动地表质点响应规律研究[J].公路，2016（10）：246-250.
[2] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB 6722-2011，爆破安全规程[S].北京：中国标准出版社，2011.endprint

-全文完-