地下工程爆破振动监测与安全评估

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1、地下工程爆破振动监测与安全评估■肖   雄          （福建省厦门市公路局，厦门361009） 摘要通过对某地下工程爆破振动的监测和分析，确定了爆破振动引起测点最大垂直振动速度、最大水平径向振动速度和最大水平切向振动速度与比例药量之间的经验公式。根据《爆破安全规程》（GB6722-2003）的规定，确定了被保护对象的爆破振动速度安全允许标准为7.0cm/s。通过监测和现场检测对被保护的公路隧道进行了安全评估，认为此次爆破振动对被保护对象而言是安全的。 关键词地下工程爆破监测爆破振动安全评估1引言 随着我国经济的发展，城市化

2、进程的加快，城市公路隧道工程及其附属设施的建设也进入一个新的高潮。在工程建设中，为了加快施工进度，城市公路隧道及其附属的地下工程往往有一段时间并行施工，从而导致其间地下工程施工爆破振动对既有隧道二次衬砌的影响问题。现场及室内试验资料都表明，爆破振动会对新浇筑的混凝土的质量产生不利的影响[1-2]。因此必须严格控制爆破振动速度在安全标准范围内以降低爆破振动对既有隧道新浇筑混凝土的影响。本文针对云顶人防工程施工爆破振动对既有云顶隧道二次衬砌的影响进行监测，通过对监测的结果分析，对既有隧道新浇筑的混凝土进行安全评估。2工程概况 云顶人防

3、工程位于厦门云顶隧道南端西线一侧，平行于公路主隧道。云顶人防工程设计净宽6~12m，全长约200m。其地质构造主要经历了燕山及喜马拉雅山期二次构造运动，发育了以北东向与北西向为主的断裂带。部分里程受岩石构造与岩脉穿插影响，岩体节理、裂隙以NW270~310°方向发育，倾角80～90°，其纵向方向与节理裂隙斜交。围岩为花岗岩，主要为Ⅳ、Ⅴ类围岩。 当云顶人防工程施工时，云顶隧道已经完成了二次衬砌，由于该地下工程与既有公路隧道相距不到15m且通过联络洞与其相连，其施工爆破可能会对公路隧道的二次衬砌产生影响。根据《爆破安全规程》（GB6

4、722-2003）[3]的规定要求，在地下工程施工爆破过程中，需要对主隧道进行监测和安全评估，以了解地下工程爆破振动对主隧道二次衬砌的影响程度，进而通过完善爆破设计，控制爆破振动峰值，以达到保护既有隧道二次衬砌的目的。3爆破振动监测3.1爆破振动监测的内容及原则 爆破所引起的振动是一个非常复杂的随机变量，在以波的形式传播过程当中，其振幅、周期和频率均随时间而变化。振动的物理量一般用质点的振动速度、加速度、位移和振动频率等表示。由于振动速度具有可以使爆破振动的烈度与自然地震烈度相互参照、标定检测信号较容易、便于换算结构破坏相关判据的

5、特点，所以，国内外多采用质点的振动速度作为衡量爆破地震效应强度的判据。 当爆破引起的振动波在岩石中传播时，质点的实际运动参数有相互垂直的三个分量，即垂直速度，水平径向速度和水平切向速度。大量实测资料表明，观测地下工程中靠近开挖隧道一侧比另一侧的振动速度要大。所以，将测点布置在靠近开挖隧道一侧（迎爆面）。3.2爆破振动速度监测系统 爆破振动速度测量系统一般由拾振器（或测振仪配合传感器）和记录器（包括计时器）两个部分组成。两者之间可以直接耦合，也可以采用前置放大器或衰减电阻进行耦合[4]。本次测试爆破振动速度监测系统工作框图如图1所示

6、。     图1爆破振动速度监测系统框图 该测试系统中的拾振器分别测量振动速度的水平径向分量、水平切向分量和垂直分量。量测过程中振动测试仪自动采集、存储相关数据。3.3测点布置 测点布置遵循以下原则[5]： （1）最大振动断面发生的位置和方向监测； （2）爆破地震效应跟踪监测； （3）爆破地震波衰减规律观测。 按照上述原则和爆破地震波的传播规律及以往经验，测点布置在西线西侧隧道底部，共布置测点8个，每个测点布置垂直方向、水平径向和水平切向三个方向的传感器，每次监测选择2个离爆破点最近的测点进行监测，共计6组数据。 测点布置的具体情

7、况如图2所示。      图2测点布置示意图3.4监测结果 地下工程开挖采取掏槽预裂爆破、上断面爆破、下断面爆破和全断面爆破等四种施工方式，本次监测测试既有西线隧道的三个方向的振动数据，包括质点峰值振动速度，以及对应的主振频率等。共进行37次振动监测，采集爆破振动速度数据74组。其中部分数据列于表1。表1爆破参数和振动速度监测结果4爆破振动监测结果及安全评估4.1回归分析模型及结果 根据我国《爆破安全规程》（GB6722-2003）[3]及国内外的一些研究成果[6]，在中国和前苏联地区，爆破振动传播与衰减规律普遍都采用萨道夫斯基的

8、经验公式：        V=K（/R）α………………（6） 式中：V为质点振动速度（cm/s）；K为与爆破场地条件有关的参数；Q为最大段装药量（kg）；R为爆心到测点的距离（m）；α为与岩性、地形地质等因素相关的衰减系数。 根据全部的监测结果，通