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測是保證既有地面建筑結構物安全的有效手段。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，探討爆破振動監測印證理論計算結果的手段和方法。

關鍵詞：爆破振動 監測 隧道施工

中圖分類號：U445.53 文獻標識碼：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的一種趨勢，尤其是隧道信息化施工更被行業內各級單位重視，隧道爆破振動監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展需要，隧道施工地點也較以往的山區逐漸向城鄉結合部轉移，城鄉結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《爆破安全規程》（GB6722-2011）的相關要求的同時，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測和印證。

縉云山隧道穿越重慶市璧山區境內的縉云山，地處城鄉結合部，隧道施工區域地表有多處建筑物需要進行爆破振動影響監測。針對縉云山隧道爆破施工過程中振動速度的變化，通過監測信息，評估爆破對地面建筑、周邊圍巖的影響，為正確調整、驗證爆破參數提供科學依據，確保隧道的施工及地表結構物的安全，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。地質情況復雜，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、采空區及斷層破碎帶等不良地質情況。縉云山隧道呈近東西向橫穿縉云山南段。工程布設段寬約2.9km。隧址區地形最高點標高626.00m，最低標高點標高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，開挖工法采用雙側壁導坑法進洞施工。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測對象。

2 爆破振動理論值計算

隧道爆破振動監測共布點4個，該處距離隧道爆破源平距46m，按照國家《爆破安全規程》（GB6722-2011）的規定，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為介質質點振動速度（cm/s）；Q為炸藥量，齊發爆破時取總藥量，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為與介質性質、爆破方式等因素有關的系數，在巖石中k=30～180，巖石越堅硬，取值越小；α為與傳播途徑和地質地形等因素有關的系數，近距離一般取1.5～2.3，遠距離一般取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。縉云山隧道出口微震爆破施工開始后，根據現場實際情況，在縉云山隧道出口ZK7+600段開挖掌子面對應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據采集

爆破振動監測使用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。振動監測儀及傳感器均經過檢定。現場直接設置采集時限時波形參數、采集峰值參數和采集頻率參數。儀器設備與電腦進行數據傳輸使用方式為通過USB接口連接，數據的處理分析及成果輸出運用專業軟件進行，同時爆破測振儀帶有手機報警功能，使用時需要設置一定振速閾值，若監測過程中有溢出的情況，設備可以自動發出相應短信，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，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，設置好各項需要參數，調試好各儀器設備。最后操作人員需要撤離到安全區域。

等待響炮后，需要等待專業爆破工人確認安全后，工作人員進入現場整理連接線、傳感器與儀器。儀器設備與電腦進行連接后，傳輸現場記錄的振動波形數據。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，使用振動分析軟件對波形進行分析處理。

3.3 爆破振動監測數據結果

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右側民房為磚瓦結構，按照國家《爆破安全規程》要求：（1）若監測點任一方向的實測最大質點振動速度超過相應的振動控制標準，則爆破質點振動速度超限，可能或已經對所監測的對象造成損傷或破壞。（2）若監測點所有方向的實測最大質點振動速度均小于相應的控制標準，則表明監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，應對監測對象進行宏觀調查，觀察監測對象是否出現細微裂縫及已有裂紋寬度及延伸是否發展、起鼓等損傷現象，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的標準，取低值為控制標準，可以看出爆破振動對該處房屋影響不超過安全標準。

5 結語

在隧道施工過程中對爆破振動進行監控，對于地表建筑物的結構安全有著至關重要的意義。監測結果表明：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；綜合分析隧道地面建筑的監測成果，爆破振速平穩、數值穩定，既有地面建筑結構受到的震動影響在安全范圍內，對地面建筑結構不會造成破壞。同時通過對工程實際的監測數據與理論計算的結果對比可知：理論計算最大振動影響 0.458cm/s與實測的0.511cm/s數據基本吻合，理論計算模型中各參數的取值正確，計算的結果可用于對地面建筑結構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點響應規律研究[J].公路，2016（10）：246-250.

[2] 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.GB 6722-2011，爆破安全規程[S].北京：中國標準出版社，2011.endprint