廣清高速擴建工程爆破振動監測案例分析

谷健春

摘 要：廣清高速擴建工程爆破施工過程中對臨近施工現場的建筑物的質點振動速度及振動頻率的進行監測，以監測數據為依據確定場地爆破振動的影響程度，并根據我國現行有關規范標準，判別爆破施工振動對周邊建筑物的影響程度。

關鍵詞：廣清高速；工程爆破；振動監測

前言：廣清高速擴建工程位于清遠市橫荷管理區額坑村附近，近期需進行爆破施工作業，為保障爆破施工不對周圍建（構）筑物的結構安全產生不利的影響，廣州爆破公司清遠分公司委托廣東省地震工程勘測中心對該爆破施工進行全程監測，以確定爆破施工振動對周邊村莊民房建筑結構安全的影響程度，以監測數據為依據確定爆破時振動的影響程度，為預防糾紛保留法律依據，對不利影響做出相應的處理措施，并為以后的爆破施工提供優化設計參數。

一、振動監測環境及監測儀器介紹

（一）振動監測環境介紹。 廣清高速擴建工程爆破監測于

2012年10月29日上午進行，距離爆破施工源最近的橫荷管理區額坑村，民居房屋多為2至3層磚混結構，距離振動源最近的建筑物約65米，屬磚混結構的民居。

（二）監測儀器介紹。監測儀器使用TC-4850型工程振動監測儀，該儀器系統由振動速度傳感器、4850采集記錄儀、筆記本電腦以及專用的分析處理軟件、供電系統及其它附屬設施組成，可同時測量多個分向的振動速度量及振動頻率。該型儀器性能優良，靈敏度高，廣泛應用在公路、鐵路、橋梁、大壩、建筑、隧道、石場、礦場、定向拆除等有工程振動監測需要的現場，同時也被國內各大專院校、科研院所和監理方用于科研教學和工程振動環境監理評估，儀器使用前經過嚴格標定計量。儀器系統性能指標如下。

通道數：3通道并行采集；采樣率：1kHz～50KHz ，多檔可調；直流精度：誤差小于0.5%；讀數精度：達到1‰。振動速度傳感器性能指標：轉換靈敏度：270、600（mv/cm/s）；橫向靈敏度：

10%；頻帶范圍：5-500Hz；最大位移：4mm；最大速度：35 cm/s；輸出阻抗：0.4/2.7 kΩ。

進行爆破振動監測時，將儀器架設在預先布設好的監測點上，墜落引起的振動由振源經過地下介質傳播到地面，振動傳感器監測到振動信號后，將其轉換成電信號送入數據采集器中完成放大、采集等一系列工作。

二、監測實施過程

振動監測布置的監測點選取在有代表性的受保護建筑物內振動感覺較明顯且受外界干擾較少位置上進行監測，確保了整個監測過程真實可信、科學嚴謹、合理有序。經過施工現場周邊環境調查分析后確定此次爆破分4個監測點進行監測，每個監測點布置振動測量儀器系統一套，均進行垂直向、水平徑向和水平切向三個分向振動速度量及振動頻率的監測。

三、振動監測及計算

振動監測的考慮重點是保障爆破施工周邊的建（構）筑物結構安全。監測伴隨爆破施工同步進行，做到了慎密細致，所有參數均經現場確認并有據可查。2012年10月29日16時30分03秒爆破時產生的振動數據，4臺儀器記錄一次，4個監測點共監測記錄了4組工程爆破振動數據。通過振動速度計算公式

公式中：Vt為塌落引起的地面振動速度，單位cm/s；M為下落構件的質量，單位為T（噸）；g是重力加速度，9.8m/s2；H是構件的高度，單位為m（米）；δ為地面介質的破壞強度，一般取10Mpa；R為觀測點至沖擊地面中心的距離，單位為m（米）；K、β為塌落振動速度衰減系數和指數（通常K取3.37～4.09；β取-1.66～-1.80），其值是在地面沒有開挖溝槽、不壘筑土墻減振措施的條件下。每組振動數據包括三個分向的振動速度量以及主振頻率，計算出12個工程爆破振動影響有關的振動參數

四、數據處理

本次監測結果評估依據國家標準《中國地震烈度表》（GB/T 17742-1999）和《爆破安全規程》（GB6722-2003）中的相關規定執行，若監測出的結果超過此標準，則說明爆破施工產生的振動對施工區域周圍的建筑結構產生了影響，應對相關施工方法作出調整，若監測出的結果不超過此標準，則可以認為該爆破施工振動對附近建筑結構安全不會造成影響。

允許安全振速的確定：本次監測爆破工程場地周邊的建筑結構大部分為磚混本次爆破振動監測對象的建筑結構類型屬性中泥磚房屬于規程中規定的1類保護對象，振動抵抗標準為不超過0.5—1.5 cm/s；磚混結構房屋屬于2類保護對象，振動抵抗標準為不超過2.0—3.0 cm/s；結合各監測點的頻譜分析結果，考慮到本地段的附近村莊民房的地基情況、目前的現狀、當地的地質結構情況等因素，應在國家標準的基礎上適當降低允許安全振速的標準，本次評估執行下述標準：安全允許振動速度V≤1.5cm/s。根據規定，結合本次監測的數據處理結果，對于廣清高速擴建工程A09標爆破施工而言，2012年10月29日的爆破位于村莊的4個監測點中振動最大的是1.3776cm/s，其它監測數據介于0.4 cm/s—1.2 cm/s之間，上述數據最大值相當于安全控制標準1.5 cm/s的百分之九十一，折合成地震烈度約為Ⅱ度至Ⅲ度之間。

結論：根據記錄波形的頻譜分析結果，廣清高速擴建工程爆破施工該爆破的主振頻率大多數還是集中在15Hz到25Hz之間，此主振頻率普遍高于一般民房建筑物的自振頻率，不會導致因爆破振動與建筑物自振的疊加而產生共振現象，該種工況條件下的爆破施工不會對清遠市橫荷管理區額坑村的民房的主體建筑結構安全造成破壞。