趙延露+康捷
摘 要:隧道的開挖使用爆破方式時(shí),爆破振動(dòng)對(duì)地表建筑的影響需要重視,通過(guò)理論計(jì)算編制可行的爆破方案的同時(shí)輔以必要的爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)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(guò)程中遇到的實(shí)際情況為例,探討爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)印證理論計(jì)算結(jié)果的手段和方法。
關(guān)鍵詞:爆破振動(dòng) 監(jiān)測(cè) 隧道施工
中圖分類號(hào):U445.53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2017)07(b)-0061-02
近年來(lái),信息化施工是施工行業(yè)的一種趨勢(shì),尤其是隧道信息化施工更被行業(yè)內(nèi)各級(jí)單位重視,隧道爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)是隧道信息化施工的重要組成部分。隨著國(guó)家高速公路發(fā)展需要,隧道施工地點(diǎn)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(xiàng)方案在滿足國(guó)家《爆破安全規(guī)程》(GB6722-2011)的相關(guān)要求的同時(shí),在施工過(guò)程中是否會(huì)對(duì)地表建筑物帶來(lái)不利影響;是否安全可靠,均需要通過(guò)有效手段進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(jìn)行爆破振動(dòng)影響監(jiān)測(cè)。針對(duì)縉云山隧道爆破施工過(guò)程中振動(dòng)速度的變化,通過(guò)監(jiān)測(cè)信息,評(píng)估爆破對(duì)地面建筑、周邊圍巖的影響,為正確調(diào)整、驗(yàn)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(jì)為分離式三車道隧道,兩洞凈距15.25m,左線全長(zhǎng)2714m,右線全長(zhǎng)2745m。地質(zhì)情況復(fù)雜,III級(jí)圍巖占比11.32%,IV級(jí)圍巖占比34.03%,V級(jí)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(diǎn)標(biāo)高626.00m,最低標(biāo)高點(diǎn)標(biāo)高307m,隧道穿過(guò)地帶相對(duì)高差達(dá)319m,隧道最大埋深約276m。
縉云山隧道出口洞門設(shè)計(jì)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(jìn)洞施工采用蓋挖法施工,左洞采用零開挖進(jìn)洞,開挖工法采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進(jìn)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(dòng)影響監(jiān)測(cè)對(duì)象。
2 爆破振動(dòng)理論值計(jì)算
隧道爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)共布點(diǎn)4個(gè),該處距離隧道爆破源平距46m,按照國(guó)家《爆破安全規(guī)程》(GB6722-2011)的規(guī)定,最大允許振動(dòng)速度和安全距離計(jì)算如下:v=k(((q^(1/3))/R)^α),式中:v為介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度(cm/s);Q為炸藥量,齊發(fā)爆破時(shí)取總藥量,微差爆破時(shí)取最大單響藥量;R為爆源中心到被保護(hù)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(jiān)硬,取值越?。沪翞榕c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(gè),單個(gè)炮眼裝藥量7×203.1g計(jì)算)Qmax=85.3kg,取k=50,α=2,R=46m時(shí),最大振動(dòng)影響v=50×(85.3/46)2 =0.458cm/s。
3 隧道爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)
3.1 測(cè)點(diǎn)布置
因隧道右洞進(jìn)洞采用蓋挖法施工,故距離檢測(cè)點(diǎn)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(chǎng)實(shí)際情況,在縉云山隧道出口ZK7+600段開挖掌子面對(duì)應(yīng)的隧道地面里程位置布置1個(gè)測(cè)點(diǎn)。地表于K7+600右46m民房位置進(jìn)行布點(diǎn)。
3.2 測(cè)振儀器安裝及爆破數(shù)據(jù)采集
爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)使用L20型爆破測(cè)振儀,配置3個(gè)單向速度傳感器或1個(gè)三分量速度傳感器。振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀及傳感器均經(jīng)過(guò)檢定?,F(xiàn)場(chǎng)直接設(shè)置采集時(shí)限時(shí)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(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸使用方式為通過(guò)USB接口連接,數(shù)據(jù)的處理分析及成果輸出運(yùn)用專業(yè)軟件進(jìn)行,同時(shí)爆破測(cè)振儀帶有手機(jī)報(bào)警功能,使用時(shí)需要設(shè)置一定振速閾值,若監(jiān)測(cè)過(guò)程中有溢出的情況,設(shè)備可以自動(dòng)發(fā)出相應(yīng)短信,對(duì)溢出情況進(jìn)行報(bào)警。
每臺(tái)L20型爆破測(cè)振儀可使用三個(gè)通道,可同時(shí)記錄1個(gè)測(cè)點(diǎn)的三分量振動(dòng)或3個(gè)測(cè)點(diǎn)的單向爆破振動(dòng)。儀器用于豎向振動(dòng)速度測(cè)量的時(shí)候,3個(gè)豎向速度傳感器與儀器連接;儀器用于三矢量振動(dòng)速度測(cè)量的時(shí)候,1個(gè)三分量加速度傳感器或1個(gè)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(jì)好的位置安裝三矢量速度傳感器。安裝傳感器的時(shí)候,首先將地表浮土以及松散物體和雜物清理干凈,然后進(jìn)行地表平整度測(cè)量。保持單向振動(dòng)速度傳感器垂直安放,調(diào)整三矢量振動(dòng)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?yàn)樗角邢?。然后逐一編?hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn),記錄和測(cè)量傳感器及震源中心的高程與位置。測(cè)點(diǎn)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(dòng),能夠保證獲得正確的測(cè)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(hào),設(shè)置好各項(xiàng)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(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)整理連接線、傳感器與儀器。儀器設(shè)備與電腦進(jìn)行連接后,傳輸現(xiàn)場(chǎng)記錄的振動(dòng)波形數(shù)據(jù)。然后讀取水平切向的振動(dòng)峰值、豎向峰值、水平徑向的峰值主頻等參數(shù),使用振動(dòng)分析軟件對(duì)波形進(jìn)行分析處理。
3.3 爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果
在臨近縉云山隧道爆破里程ZK7+600位置進(jìn)行施工爆破振動(dòng)測(cè)試,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試情況如下:測(cè)試時(shí)間為2016年1月15日,掌子面爆破里程為ZK7+600處,測(cè)試測(cè)點(diǎn)①為最大振動(dòng)速度點(diǎn),測(cè)量結(jié)果為0.511cm/s,其余3點(diǎn)均<0.5cm/s。
4 振動(dòng)影響評(píng)價(jià)
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(guó)家《爆破安全規(guī)程》要求:(1)若監(jiān)測(cè)點(diǎn)任一方向的實(shí)測(cè)最大質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度超過(guò)相應(yīng)的振動(dòng)控制標(biāo)準(zhǔn),則爆破質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度超限,可能或已經(jīng)對(duì)所監(jiān)測(cè)的對(duì)象造成損傷或破壞。(2)若監(jiān)測(cè)點(diǎn)所有方向的實(shí)測(cè)最大質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度均小于相應(yīng)的控制標(biāo)準(zhǔn),則表明監(jiān)測(cè)對(duì)象不會(huì)受到爆破振動(dòng)損傷,是安全的。(3)若實(shí)測(cè)振動(dòng)幅值超限,應(yīng)對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象進(jìn)行宏觀調(diào)查,觀察監(jiān)測(cè)對(duì)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(shí)可利用聲波檢測(cè)等手段對(duì)爆破振動(dòng)影響程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。國(guó)家《爆破安全規(guī)程》爆破振動(dòng)評(píng)價(jià)表中對(duì)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(dòng)對(duì)該處房屋影響不超過(guò)安全標(biāo)準(zhǔn)。
5 結(jié)語(yǔ)
在隧道施工過(guò)程中對(duì)爆破振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控,對(duì)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(cè)結(jié)果表明:爆破開挖過(guò)程中,爆破得到有效控制,整體爆破振動(dòng)曲線趨于平穩(wěn);綜合分析隧道地面建筑的監(jiān)測(cè)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(dòng)影響在安全范圍內(nèi),對(duì)地面建筑結(jié)構(gòu)不會(huì)造成破壞。同時(shí)通過(guò)對(duì)工程實(shí)際的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與理論計(jì)算的結(jié)果對(duì)比可知:理論計(jì)算最大振動(dòng)影響 0.458cm/s與實(shí)測(cè)的0.511cm/s數(shù)據(jù)基本吻合,理論計(jì)算模型中各參數(shù)的取值正確,計(jì)算的結(jié)果可用于對(duì)地面建筑結(jié)構(gòu)受到的震動(dòng)影響的安全判定。
參考文獻(xiàn)
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