李冬林 孫正財(cái)

摘要 爆破技術(shù)是隧道施工中常用的施工方法，但其施工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)、噪音和振動(dòng)等影響因素，可能對(duì)鄰近建筑物造成不利影響。文章分析了隧道爆破施工對(duì)鄰近建筑物的影響和隧道爆破施工監(jiān)控技術(shù)，并結(jié)合項(xiàng)目實(shí)踐，詳細(xì)闡述了隧道爆破施工對(duì)鄰近下穿公路和天然氣管道的影響及監(jiān)控保護(hù)措施，旨在為隧道工程爆破施工中對(duì)鄰近建筑物的影響和控制方案提供參考借鑒，以期為相關(guān)工程提供參考。

關(guān)鍵詞 隧道爆破；施工技術(shù)；鄰近建筑物；監(jiān)控分析

中圖分類號(hào) U231.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）04-0067-04

0 引言

隧道爆破施工是隧道建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)，然而，隧道爆破施工產(chǎn)生的振動(dòng)、沖擊波等對(duì)鄰近建筑物的影響不容忽視，這種影響可能導(dǎo)致建筑物的結(jié)構(gòu)破壞、墻體開(kāi)裂、地基沉降等問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)甚至可能引發(fā)安全事故。因此，研究隧道爆破施工對(duì)鄰近建筑物的影響，并采取有效的監(jiān)控措施，對(duì)于確保隧道施工的安全性和鄰近建筑物的穩(wěn)定性具有重要意義。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對(duì)隧道爆破施工對(duì)鄰近建筑物的影響進(jìn)行了廣泛研究。研究?jī)?nèi)容包括振動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)、數(shù)值模擬分析、實(shí)地調(diào)查與修復(fù)方案等方面。然而，由于隧道施工環(huán)境的復(fù)雜性和建筑物結(jié)構(gòu)的多樣性，隧道爆破施工對(duì)鄰近建筑物的影響仍存在許多不確定性。因此，該文旨在探討隧道爆破施工對(duì)鄰近建筑物的影響，并提出相應(yīng)的監(jiān)控措施，為確保隧道施工的安全性和鄰近建筑物的穩(wěn)定性提供實(shí)踐指導(dǎo)。

1 隧道爆破施工對(duì)鄰近建筑物的影響

隧道爆破施工對(duì)鄰近建筑物的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面^[1]：

1.1 爆破振動(dòng)和噪音對(duì)建筑物的影響

隧道爆破會(huì)產(chǎn)生巨大的震動(dòng)和噪音，爆破振動(dòng)通過(guò)地基傳遞給建筑物，可能引起鄰近建筑物的共振，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞、設(shè)備故障等問(wèn)題。這種影響的大小取決于多種因素，如炸藥量、爆破方法、地質(zhì)條件等。如果爆破振動(dòng)過(guò)大，可能會(huì)導(dǎo)致建筑物結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或開(kāi)裂，從而對(duì)建筑物的安全造成威脅。因此，在施工前需要進(jìn)行詳細(xì)的監(jiān)測(cè)，包括地震波測(cè)試和監(jiān)測(cè)噪聲水平等指標(biāo)，以確保不會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生過(guò)大的影響。

1.2 空氣沖擊波對(duì)建筑物的影響

隧道爆破施工會(huì)產(chǎn)生空氣沖擊波，這種波可以對(duì)建筑物產(chǎn)生一定的壓力和沖擊作用，從而導(dǎo)致建筑物的損壞。特別是在建筑物結(jié)構(gòu)薄弱或存在缺陷的情況下，空氣沖擊波的影響會(huì)更加明顯。

1.3 個(gè)別飛散物對(duì)建筑物的影響

沖擊波也是隧道爆破施工對(duì)鄰近建筑物造成影響的重要因素。沖擊波具有高壓、高速和高能量的特點(diǎn)，可能對(duì)建筑物的墻體、窗戶和屋頂?shù)仍斐善茐摹Ｌ貏e是對(duì)于距離爆源較近的建筑物，沖擊波的影響更為顯著。隧道爆破施工會(huì)產(chǎn)生個(gè)別飛散物，如石塊、塵土等。這些飛散物可能會(huì)直接撞擊建筑物，從而導(dǎo)致建筑物的損壞。

1.4 土石方塌方對(duì)建筑物的影響

隧道爆破施工還可能導(dǎo)致地表沉降，對(duì)鄰近建筑物造成影響。地表沉降會(huì)導(dǎo)致建筑物的地基失穩(wěn)，引發(fā)墻體開(kāi)裂、結(jié)構(gòu)變形等問(wèn)題。隧道的開(kāi)挖可能會(huì)導(dǎo)致土石方的坍塌，從而威脅到周圍建筑物的安全。在進(jìn)行爆破作業(yè)時(shí)，需要采取有效的措施來(lái)防止或減輕這種風(fēng)險(xiǎn)，如采用合適的支護(hù)結(jié)構(gòu)和防塌技術(shù)等。同時(shí)，在施工過(guò)程中要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)情況。

綜上所述，隧道爆破施工對(duì)鄰近建筑物的影響具有多樣性和復(fù)雜性。為了確保隧道施工的安全性和鄰近建筑物的穩(wěn)定性，必須對(duì)隧道爆破施工進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控和管理。同時(shí)，還應(yīng)采取有效的隔振、隔爆和加固措施，降低隧道爆破施工對(duì)鄰近建筑物的影響。

2 隧道爆破施工監(jiān)控技術(shù)

為了確保隧道施工的安全性和鄰近建筑物的穩(wěn)定性，需要對(duì)隧道爆破施工進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控和管理。隧道爆破施工監(jiān)控技術(shù)，包括爆破振動(dòng)監(jiān)控技術(shù)、沖擊波監(jiān)控技術(shù)和地表沉降監(jiān)控技術(shù)等方面。具體內(nèi)容如下^[2-3]：

（1）爆破振動(dòng)監(jiān)控技術(shù)是隧道爆破施工監(jiān)控的重要手段之一。通過(guò)在爆源和鄰近建筑物上設(shè)置測(cè)振點(diǎn)，監(jiān)測(cè)爆破振動(dòng)的大小、方向和頻率等參數(shù)，從而評(píng)估爆破振動(dòng)對(duì)鄰近建筑物的影響。測(cè)振儀通常采用加速度計(jì)或速度計(jì)等傳感器，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)并記錄爆破振動(dòng)的數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行防范和應(yīng)對(duì)。

（2）沖擊波監(jiān)控技術(shù)也是隧道爆破施工監(jiān)控的重要手段之一。沖擊波的傳播速度較快，因此需要在爆源附近設(shè)置測(cè)壓點(diǎn)，監(jiān)測(cè)沖擊波的壓力峰值和到達(dá)時(shí)間等參數(shù)。沖擊波監(jiān)測(cè)通常采用壓力傳感器或壓電傳感器等設(shè)備，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)并記錄沖擊波的壓力峰值和到達(dá)時(shí)間等數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，可以評(píng)估沖擊波對(duì)鄰近建筑物的影響，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行防范和應(yīng)對(duì)。

（3）地表沉降監(jiān)控技術(shù)也是隧道爆破施工監(jiān)控的重要手段之一。地表沉降可能會(huì)導(dǎo)致鄰近建筑物的地基失穩(wěn)，引發(fā)墻體開(kāi)裂、結(jié)構(gòu)變形等問(wèn)題。因此，需要在鄰近建筑物和隧道周邊設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)，定期觀測(cè)地表沉降的變化情況。沉降觀測(cè)通常采用水準(zhǔn)儀或全站儀等設(shè)備，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)并記錄地表沉降的數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行防范和應(yīng)對(duì)。

綜上所述，隧道爆破施工監(jiān)控技術(shù)是確保隧道施工的安全性和鄰近建筑物的穩(wěn)定性的重要手段之一。通過(guò)采用不同的監(jiān)控技術(shù)手段，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道爆破施工的全方位監(jiān)控和管理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行防范和應(yīng)對(duì)。

3 實(shí)例分析

3.1 工程概況

國(guó)道212線廣元南山隧道工程起點(diǎn)位于南環(huán)路（G212線）碑坪子，與國(guó)道212線既有道路順接，止點(diǎn)位于萬(wàn)源21#公路3段，全線長(zhǎng)約6.856 km。該項(xiàng)目包含南山隧道1座，為雙洞分離式隧道，左線起訖樁號(hào)為K23+070～K25+995，長(zhǎng)2 925 m；右線起訖樁號(hào)為YK23+063～YK25+989.3，長(zhǎng)2 926.3 m。左洞最大埋深342.6 m，右洞最大埋深345.5 m。

3.2 隧道爆破施工對(duì)鄰近建筑物的影響分析

3.2.1 對(duì)下穿萬(wàn)龍路結(jié)構(gòu)物影響分析

隧道洞口下穿萬(wàn)龍路，埋深為：左線洞頂開(kāi)挖線至萬(wàn)龍路路面垂直距離11.6 m，右線洞頂開(kāi)挖線至萬(wàn)龍路路面垂直距離14.1 m。隧道下穿萬(wàn)龍路，施工過(guò)程中對(duì)圍巖的擾動(dòng)可能會(huì)引起地面沉降，同時(shí)路面的車輛荷載也對(duì)圍巖造成影響，從而導(dǎo)致路面塌陷，進(jìn)一步造成了過(guò)往車輛和行人的安全隱患。具體位置關(guān)系如圖1所示。

3.2.2 對(duì)洞口上方天然氣管道影響分析

隧道洞口上埋設(shè)有天然氣管道，管道距右線洞頂開(kāi)挖線垂直距離12 m，距左線洞頂開(kāi)挖線垂直距離10 m。施工過(guò)程中，圍巖的沉降會(huì)引起管道的沉降，并對(duì)管道施加拉力，可能造成管道變形或破損，從而導(dǎo)致天然氣泄漏。具體位置關(guān)系如圖2～3所示。

3.3 監(jiān)控方案與實(shí)施

3.3.1 萬(wàn)龍路監(jiān)控及保護(hù)實(shí)施方案

該段落圍巖風(fēng)化程度較大，穩(wěn)定性較差，且萬(wàn)龍路兩側(cè)分布的素填土厚度變化較大，層位穩(wěn)定性差，承載力低，分布的填筑土呈稍密狀，受分層碾壓作用，進(jìn)行碾壓夯實(shí)，物理力學(xué)性質(zhì)較好?？傮w來(lái)說(shuō)，該工點(diǎn)特殊性巖土（素填土、填筑土）對(duì)隧道影響較小，但淺埋段應(yīng)注意施工手段，防止地表土體塌方、冒頂。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況以及爆破安全計(jì)算，隧道爆破施工對(duì)萬(wàn)龍路無(wú)影響，但為確保施工安全，對(duì)下穿萬(wàn)龍路段的支護(hù)進(jìn)行加強(qiáng)。具體保護(hù)實(shí)施方案如下：

（1）增強(qiáng)支護(hù)參數(shù)：

1）Z5a襯砌原設(shè)計(jì)參數(shù)。①初期支護(hù)參數(shù)為，Φ22藥卷錨桿：環(huán)向間距1 m/根，縱向間距0.6 m/根；Φ8鋼筋網(wǎng)：雙層，網(wǎng)格20 cm×20 cm；I22b工字鋼：縱向0.6 m/榀；C25噴混凝土：厚28 cm。②超前支護(hù)參數(shù)為Φ108大管棚，長(zhǎng)度40 m。

2）增強(qiáng)后設(shè)計(jì)參數(shù)。①初期支護(hù)，Φ22藥卷錨桿：環(huán)向間距1 m/根，縱向間距0.5 m/根；Φ8鋼筋網(wǎng)：雙層，網(wǎng)格20 cm×20 cm；I22b工字鋼：縱向0.5 m/榀；C25噴混凝土：厚28 cm。②除洞口段設(shè)Φ108大管棚外，下穿段增設(shè)Φ76中管棚。

3）仰拱和二襯及早施作，確保襯砌盡早封閉成環(huán)，提高支護(hù)能力。

4）下穿萬(wàn)龍路時(shí)，先右洞開(kāi)挖過(guò)萬(wàn)龍路并初支封閉成環(huán)，再施作左洞開(kāi)挖。

（2）萬(wàn)龍路下?lián)鯄ΡＷo(hù)。隧道洞口左洞左側(cè)有一處萬(wàn)龍路的擋墻，為保證萬(wàn)龍路安全運(yùn)行，特在此處設(shè)置一段擋土墻以保護(hù)萬(wàn)龍路下?lián)鯄Ψ乐蛊浠?。擋墻設(shè)計(jì)示意圖如圖4所示。

3.3.2 天然氣管道監(jiān)控及保護(hù)實(shí)施方案

洞頂上方天然氣管道屬白廣線，起于廣元市旺蒼縣白水鎮(zhèn)的白水清管站，止于廣元市利州區(qū)盤(pán)龍鎮(zhèn)的廣元末站。管道材質(zhì)為Φ273×7.1L360NB無(wú)縫鋼管，采用三層PE加強(qiáng)級(jí)防腐外加強(qiáng)制電流陰極保護(hù)。管道設(shè)計(jì)壓力為5.5 MPa，運(yùn)行壓力為3～3.5 MPa，通氣量為55×10⁴m³/d。隧道開(kāi)挖過(guò)程中，因開(kāi)挖引起的拱頂沉降會(huì)導(dǎo)致洞頂埋置的管道變形。同時(shí)若采用爆破開(kāi)挖，則爆破產(chǎn)生的振動(dòng)可能導(dǎo)致管道破損。該方案設(shè)計(jì)的基本原則是原位保護(hù)，即管道不遷移。同時(shí)，為保證隧道開(kāi)挖的沉降不會(huì)對(duì)管道引起破損泄漏等危險(xiǎn)情況，擬采用以下措施：

（1）洞口下穿天然氣管道段采用機(jī)械開(kāi)挖，禁止使用爆破，以消除爆破產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)管道變形的影響。

（2）加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，根據(jù)天然氣公司工作人員采用管道探測(cè)儀確定的管道路線走向，在管道通過(guò)隧道的兩側(cè)開(kāi)挖線、洞頂共三個(gè)位置設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)。在施工前，先設(shè)置好觀測(cè)點(diǎn)，并記錄其初始數(shù)據(jù)，在施工過(guò)程中，每天觀測(cè)沉降情況，并做好記錄，發(fā)現(xiàn)異常立即停工并上報(bào)處理。具體如圖5所示。

（3）堅(jiān)持“管超前、嚴(yán)注漿、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、緊封閉、勤量測(cè)”的原則。在施工過(guò)程中，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙做好超前支護(hù)，開(kāi)挖不能大于一榀鋼架，開(kāi)挖完成后立即施作初支，保證洞身穩(wěn)定。

4 隧道爆破施工對(duì)鄰近建筑物的影響控制建議

隧道爆破施工對(duì)鄰近建筑物的影響具有多樣性和復(fù)雜性，包括振動(dòng)、沖擊波、地表沉降和結(jié)構(gòu)安全性等方面。結(jié)合前述的分析，隧道爆破施工對(duì)鄰近建筑物的影響控制建議如下^[4-5]：

（1）在進(jìn)行隧道爆破施工前，應(yīng)對(duì)周圍環(huán)境和建筑物進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和分析，評(píng)估其對(duì)隧道施工的影響程度。同時(shí)，應(yīng)制定相應(yīng)的監(jiān)控方案和措施，確保隧道施工的安全性和鄰近建筑物的穩(wěn)定性。

（2）在進(jìn)行隧道爆破施工過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)爆源和鄰近建筑物的監(jiān)測(cè)和控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行防范和應(yīng)對(duì)。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)地表沉降的觀測(cè)和控制，避免因地表沉降導(dǎo)致鄰近建筑物的結(jié)構(gòu)破壞和墻體開(kāi)裂等問(wèn)題。

（3）在進(jìn)行隧道爆破施工后，應(yīng)對(duì)周圍環(huán)境和建筑物進(jìn)行詳細(xì)的檢查和評(píng)估，確保其結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性。對(duì)于發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)采取相應(yīng)的措施進(jìn)行修復(fù)和處理，避免因隧道施工導(dǎo)致鄰近建筑物的安全隱患和事故發(fā)生。

（4）在未來(lái)研究中，應(yīng)進(jìn)一步深入探討隧道爆破施工對(duì)鄰近建筑物的影響機(jī)制和控制方法。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)新技術(shù)和新方法的研究和應(yīng)用，提高隧道爆破施工的效率和安全性。

5 結(jié)語(yǔ)

隧道爆破施工對(duì)鄰近建筑物的影響是一個(gè)復(fù)雜而重要的問(wèn)題。通過(guò)監(jiān)控隧道爆破施工對(duì)鄰近建筑物的影響分析，可以及時(shí)評(píng)估影響程度，采取必要的措施保護(hù)建筑物的安全。因此，在隧道工程施工中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)鄰近建筑物的監(jiān)控和分析工作，確保施工安全和保護(hù)建筑物的完整性。

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收稿日期：2023-12-13

作者簡(jiǎn)介：李冬林（1986—），男，本科，工程師，從事工程管理相關(guān)工作。

通信作者：孫正財(cái)（1990—），男，碩士研究生，工程師，從事施工技術(shù)管理工作。