肖清華, 韓翔宇, 葉建龍, 姜正暉, 俞　濤, 杜飛天

(1. 西南交通大學(xué), 四川成都 610031； 2. 浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院, 浙江杭州 310058)

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新建隧道爆破對(duì)既有隧道人員心理影響測試與分析

肖清華1, 韓翔宇1, 葉建龍2, 姜正暉2, 俞濤2, 杜飛天2

(1. 西南交通大學(xué), 四川成都 610031； 2. 浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院, 浙江杭州 310058)

【摘要】以新嶺隧道拓寬工程爆破開挖為背景，運(yùn)用現(xiàn)場監(jiān)測等方法，分析新建隧道爆破施工對(duì)既有運(yùn)營隧道駕乘人員的影響，確保既有隧道運(yùn)營的安全性，并對(duì)新建隧道爆破方案進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明：新建隧道爆破施工控制標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)考慮爆破對(duì)駕乘人員的心理影響；高齡駕乘人員更容易受到爆破施工的影響； 隨著單段藥量的增加，爆破施工對(duì)駕乘人員的影響亦隨之增大。

【關(guān)鍵詞】爆破工程；心理影響；爆破振動(dòng)；駕乘人員；測試

近年來，隨著交通量的逐年遞增，高速公路將不能適應(yīng)近期及未來的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和交通運(yùn)營實(shí)際需要，對(duì)既有道路進(jìn)行拓寬已勢在必行。在既有老隧道兩側(cè)修建新隧道也將是隧道段最常選用的方案之一[1]。研究結(jié)果表明，大部分人能夠感覺低到0.115～0.130mm/s的連續(xù)振動(dòng)。對(duì)全身振動(dòng)而言，在一定條件下，振動(dòng)可引起人的主觀感覺，當(dāng)振動(dòng)強(qiáng)度大到一定程度時(shí)，振動(dòng)可引起人的不良感覺，進(jìn)而可對(duì)人體產(chǎn)生較大的心里影響和生理影響，直至危害人體健康。一般說來，爆破震動(dòng)不至于危害到人的身體健康，但從廣義的環(huán)境保護(hù)方面講，當(dāng)振動(dòng)強(qiáng)度過大時(shí)，駕乘人員的安全就會(huì)受到嚴(yán)重的威脅。由于新、老隧道間距離較小，老隧道在施工期間也將會(huì)保持營運(yùn)狀態(tài)，新隧道的開挖施工將不可避免地對(duì)老隧道的營運(yùn)舒適產(chǎn)生極大影響，從而影響家駕乘人員駕駛。因此，有必要對(duì)新嶺隧道施工過程中爆破振動(dòng)作用下老隧道的駕乘人員的舒適度進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)反饋，以期對(duì)現(xiàn)場施工方案及時(shí)調(diào)整，達(dá)到保障既有隧道營運(yùn)安全的目的，同時(shí)通過對(duì)現(xiàn)場老隧道運(yùn)營條件下監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析形成的成果對(duì)類似工程將起到重要的參考價(jià)值。

1工程概況

新建新嶺隧道左、右線提前與老路右幅分離，設(shè)三車道隧道穿越新嶺，由四車道漸變?yōu)槲遘嚨溃鏊淼篮笾两K點(diǎn)與直埠樞紐對(duì)應(yīng)均為五車道。左洞進(jìn)口新老隧道間凈距約28m，右洞進(jìn)口新老隧道凈距約23m，明暗洞分界處凈距約23m(圖1)。

圖1　新老隧道平面相對(duì)位置

由于新建隧道在開挖過程中的爆破振動(dòng)及沖擊波噪聲對(duì)既有隧道汽車通行具有極大影響，特別是對(duì)司乘人員的心理及操作造成不良影響。為此，除了要測試出新建隧道爆破振動(dòng)在衰減至老隧道位置后的振動(dòng)強(qiáng)度外，還應(yīng)測試出司乘人員特別是駕駛?cè)藛T對(duì)振動(dòng)的心理及操作影響，以此作為后續(xù)交通運(yùn)營控制方法及標(biāo)準(zhǔn)，并為提出新建隧道爆破控制技術(shù)方案奠定基礎(chǔ)。

2測試儀器及測點(diǎn)布置

針對(duì)駕駛過程中駕駛員的心理生理反應(yīng)與交通安全的關(guān)系研究，目前主要有對(duì)車輛轉(zhuǎn)向操縱過程中駕駛員的心理生理反應(yīng)進(jìn)行分析與測試，應(yīng)用心率、血壓這兩個(gè)生理指標(biāo)定量研究駕駛員心理生理反應(yīng)。

為了從駕駛員心理生理角度定量研究爆破施工給駕駛員所帶來的影響，應(yīng)以足夠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。本項(xiàng)研究使用全順中型客車和便攜式心電測試儀在新嶺既有隧道進(jìn)行了實(shí)車試驗(yàn)。

2.1監(jiān)測儀器及原理

血壓是指血管內(nèi)的血液對(duì)于單位面積血管壁的側(cè)壓力，也即壓強(qiáng)。也就是說血管內(nèi)血液的靜壓就是血壓。 人體的血壓是隨時(shí)間周期變化的，收縮壓是指血壓的最大值，舒張壓是指血壓的最小值，血壓計(jì)所要測量的量就是收縮壓和舒張壓。

電子式血壓計(jì)是由測量部分、氣泵部分、主控部分、顯示部分、電源等部分組成。電子式血壓計(jì)是根據(jù)水銀式血壓計(jì)工作原理設(shè)計(jì)程序,以壓力傳感器為主要的檢測器件,按照設(shè)計(jì)的程序進(jìn)行充氣、放氣、檢測,以達(dá)到控制、分析、計(jì)數(shù)和數(shù)字顯示結(jié)果,所測量的結(jié)果和精度與水銀柱式血壓計(jì)相同。電子式血壓計(jì)所顯示的結(jié)果是數(shù)字值,而不是水銀柱式血壓計(jì)或氣壓表式血壓計(jì)顯示的模擬值,這樣就大大減少了用水銀柱式血壓計(jì)或氣壓表式血壓計(jì)在測量時(shí)人在視角上的讀數(shù)誤差,以及人在聽力上的誤差等,要比水銀柱式或氣壓表式血壓計(jì)的準(zhǔn)確度高。

2.2測點(diǎn)布置

考慮到爆破振動(dòng)和噪聲的傳播規(guī)律，在對(duì)既有隧道駕乘人員進(jìn)行測試時(shí)，選取爆破掌子面對(duì)應(yīng)既有新嶺隧道斷面和既有隧道洞口進(jìn)行監(jiān)測兩測點(diǎn)布置情況如圖2所示。

圖2　電子血壓計(jì)測試位置布設(shè)

3測試參數(shù)分析

3.1不同振動(dòng)強(qiáng)度對(duì)駕駛?cè)藛T的影響

3.1.1測試條件

在測試車輛、駕駛?cè)藛T、行駛速度不變的條件下，固定測試位置，通過改變新建隧道掌子面爆破單段最大藥量的大小，進(jìn)而改變既有隧道振動(dòng)強(qiáng)度。

3.1.2測點(diǎn)位置及數(shù)據(jù)采集

(1) 測點(diǎn)：隧道進(jìn)口位置。

(2) 測試參數(shù)：①心率；②血壓；③測試人員的感受。

(3) 測試結(jié)果記錄。

3.2不同位置對(duì)駕駛?cè)藛T的影響

3.2.1測試條件

在測試車輛、駕駛?cè)藛T、行駛速度不變的條件下，控制新建隧道掌子面爆破單段最大藥量的大小保持不變，分別在不同的測點(diǎn)位置進(jìn)行測試。

3.2.2測點(diǎn)位置及數(shù)據(jù)采集

(1) 測點(diǎn)：隧道進(jìn)口、隧道中段。

(2) 測試參數(shù)：①心率；②血壓；③測試人員的感受。

(3) 測試結(jié)果記錄。

4測試結(jié)果及其分析

2014年9月17日至2014年9月26日，在既有隧道右洞進(jìn)行測試，通過記錄新建隧道爆破振動(dòng)前后測試人員的心理變化，來反映新建隧道爆破振動(dòng)對(duì)既有隧道駕乘人員的心理影響，詳細(xì)測試結(jié)果見表1。

表1　爆破施工對(duì)駕乘人員影響心理測試結(jié)果

注：1.被測試人員甲：韓某(23歲)，乙：郭某(23歲)，丙：廖某(50歲)。

2.駕乘人員對(duì)爆破振動(dòng)感受等級(jí)包括：弱、較弱、強(qiáng)、很強(qiáng)、非常強(qiáng)。

通過表1可知:(1)由第一組和第四組數(shù)據(jù)比較得知，單段最大藥量增加50%，心率變化量平均增加5次/min，收縮壓和舒張壓略有增加。(2)由第三組和第五組數(shù)據(jù)得知，測試位置由隧道中段變至隧道進(jìn)口，心率變化量平均增加4次/min，收縮壓和舒張壓略有增加。(3)由第二組數(shù)據(jù)和第四組數(shù)據(jù)得知，測試人員丙(50歲)心率變化量比測試人員甲(23歲)和測試人員乙(23歲)大2次/min。

5結(jié)論

(1)隨著單段最大藥量的增加，振動(dòng)對(duì)于駕乘人員的影響隨之增大，故新建隧道爆破施工時(shí)控制振動(dòng)對(duì)行車影響的有效措施是控制單段最大藥量。

(2)由于測試現(xiàn)場為既有運(yùn)營隧道，在隧道中由于車輛產(chǎn)生的噪音對(duì)測試結(jié)果產(chǎn)生影響，所以在研究新建隧道爆破對(duì)既有隧道運(yùn)營的影響時(shí)，應(yīng)考慮隧道內(nèi)的噪音因素。

(3)駕乘人員在既有隧道洞口位置對(duì)振動(dòng)的感應(yīng)明顯強(qiáng)于洞內(nèi)，爆破施工時(shí)要在洞空口前200m做出警示。

(4)高齡人員對(duì)于爆破感應(yīng)更加明顯，故在爆破施工時(shí)要對(duì)高齡駕乘人員做出提示。

(5)鑒于爆破振動(dòng)對(duì)于駕乘人員造成的影響，新建隧道施工爆破對(duì)既有隧道振動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn)要考慮爆破振動(dòng)對(duì)駕乘人員的心理影響。

參考文獻(xiàn)

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三個(gè)問題解說引力波什么是引力波

引力波是在空間一時(shí)間組織中發(fā)生的微小波動(dòng)。設(shè)想一下，宇宙如同一張蹦床。如果我們向宇宙中丟入一根羽毛，什么也不會(huì)發(fā)生。但是如果我們丟入一個(gè)籃球，這個(gè)組織就會(huì)在重量之下發(fā)生彎曲變形，而且籃球越大，變形的幅度也就越大。用愛因斯坦的廣義相對(duì)論說，由于物質(zhì)的存在，空間和時(shí)間會(huì)發(fā)生彎曲。但是，這種波動(dòng)和變形并非永遠(yuǎn)留在物體附近，而是有可能通過宇宙向外傳播，就像地震產(chǎn)生的地震波。這就是引力波。不同于地震波的是，引力波可以以光速在空蕩蕩的空間中旅行穿梭。

為什么發(fā)現(xiàn)引力波如此重要

100年前，愛因斯坦的廣義想對(duì)論預(yù)言了引力波的存在，但同時(shí)認(rèn)為引力波本身十分微弱，因此幾乎不可能被發(fā)現(xiàn)。從那時(shí)起，全世界的科學(xué)家都在試圖與引力波來

一場“不期而遇”。發(fā)現(xiàn)引力波有助于探測到宇宙中發(fā)生的爆炸性大事件，比如黑洞融合、中子星事件、超新星爆炸，甚至是138億年前導(dǎo)致宇宙誕生的大爆炸。此外，引力波的出現(xiàn)有可能促使天文學(xué)進(jìn)入新的時(shí)代，它攜帶著不同于光和電磁輻射等方式傳遞過來的有關(guān)遙遠(yuǎn)天體的信息。

什么引發(fā)了引力波

引力波是由運(yùn)動(dòng)中的物質(zhì)創(chuàng)造的。但是，引力是四種基本相互作用中最弱的，因此它產(chǎn)生的波動(dòng)極其微弱。物理學(xué)家認(rèn)為，其振幅之小至多相當(dāng)于一個(gè)質(zhì)子直徑的千分之一。如此小力量的波動(dòng)只能由處在高速運(yùn)動(dòng)中的龐大體系來引發(fā)，比如處在軌道上的即將合二為一的兩個(gè)黑洞。由于這樣的體系十分罕見，與我們的距離要以光年計(jì)算，所以對(duì)引力波的搜尋一直瞄準(zhǔn)的是來自宇宙深處的能量最強(qiáng)大的天體系統(tǒng)所產(chǎn)生的微小影響。

2016年2月開始實(shí)施的工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)名稱(標(biāo)準(zhǔn)編號(hào))國標(biāo)

種植塑料大棚工程技術(shù)規(guī)范(GB/T51057-2015)

工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50019-2015)

巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范(GB50086-2015)

露天金屬礦施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范(GB/T51111-2015)

潔凈廠房施工及質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范(GB51110-2015)

氨綸設(shè)備工程安裝與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范(GB/T51109-2015)

針織工廠設(shè)計(jì)規(guī)范(GB51112-2015)

纖維增強(qiáng)硅酸鈣板工廠設(shè)計(jì)規(guī)范(GB51107-2015)

火力發(fā)電廠節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范(GB/T51106-2015)

尾礦庫在線安全監(jiān)測系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范(GB51108-2015)

行標(biāo)

博物館建筑設(shè)計(jì)規(guī)范(JGJ66-2015)

建筑反射隔熱涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程(JGJ/T359-2015)

國家重點(diǎn)公園評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(CJJ/T234-2015)

[作者簡介]肖清華(1969～)，男，博士，副教授。

【中圖分類號(hào)】U455.6

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B

[定稿日期]2016-03-12