隧洞爆破施工振動對臨近居民建筑物影響的測算分析

林億群

(遼寧省水利廳，沈陽 110006)

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隧洞爆破施工振動對臨近居民建筑物影響的測算分析

林億群

(遼寧省水利廳，沈陽 110006)

摘要：隧洞爆破施工中會產生一定的振動，振動會對附近居民房屋造成一定的影響。通過行爆破振動速度測試，對衰減規律進行反演，依據爆破振動速度衰減規律，測算安全距離，提出了安全振動評估意見，并對受影響的居民房屋進行一定的補償，以達到在保證隧洞施工順利建設的同時保障受影響居民的利益不受損害。

關鍵詞：爆破施工；振動；爆破參數；監測布置；安全距離

0前言

該隧洞輸水工程某施工支洞位于撫順市新賓縣旺清門鎮頭道溝村楊木溝屯附近，東側約800 m外和西側約1.3 km之外為居民村落，其它地方均為山區和河流。為了使工程建設順利實施，保障當地村民合法權益不受損害，進行爆破振動速度測試，對衰減規律進行反演，依據爆破振動速度衰減規律，測算安全距離，提出了安全振動評估意見。

1工程概況和周邊情況

本支洞斷面為圓拱直墻型，成洞斷面尺寸為6.6 mx6.0 m(寬x高)，直墻高 3.5 m，圓弧高 2.5 m。支洞綜合坡度為14.13%，支洞長度為1 251 m。

本次爆破斷面的爆破參數為表1。

表1　圍巖爆破裝藥參數

本次爆破斷面的炮孔布置圖見圖1，其中爆破孔深約3 m。

支洞東側約800 m外和西側約1.3 km之外為居民村落，居民住宅結構為一般磚墻堆砌結構。少數房屋為毛石堆砌結構，其它地區為山區和河流。(圖2)

圖1　爆破斷面的炮孔布置圖

圖2　爆破區域平面圖

2依據標準與目的

爆破振動分析依據：《爆破安全規程》GB6722—2003。爆破振動監測目的：探尋爆破振動衰減規律，評估爆破振動影響范圍。

3監測內容及測點分布

測量爆破時不同距離下的振動速度，反演爆破振動衰減系數，根據測試所得 數據的3個方向的分速度及合速度，擬合其公式，再根據該公式通過內插值法 獲得某特定點處的爆破振動速度，從而結合《爆破安全規程》GB6722—2003評 估爆破的安全允許振動范圍。

根據現場考察情況，采用最經濟有效的方法是，沿著爆破斷面與村落的連線，有間隔的布設監測點。 本次監測布點的坐標及分布情況分別如表2和圖3所示，沿著連線共布設5點次。

表2　監測點坐標及與斷面距離

本次爆破監測的布點分布圖見圖3。

圖3　爆破監測的布點分布圖

4爆破振動監測結果及計算分析

4.1監測結果

測試結果如表3所示：

4.2爆破振動衰減規律

影響爆破震動速度的因素較多，最主要的有：藥量，包括總藥量和最大段齊發爆破藥量；距離，亦即從爆心到結構點的水平距離。表征其大小用可采用薩道夫斯基公式表達：

(1)

式中：V為質點振動速度，cm/s；Q為裝藥量，kg；R為爆心距，m；K和為與爆破地點周圍的地形、地質構造等因素有關的系數，這兩個參數可以用最 小二乘法計算，計算的基礎是有適量的數據，每套數據包括最大單段藥量Q，kg，距離R，m，振動速度V，cm/s。

將式(1)兩邊取自然對數變為線性方程：

(2)

y=ax+b

(3)

對于測試所得的多組V,Q,R數據，代入上式得到(xi,yi)。為確定系數a,b通常用最小二乘法，即要使

(4)

達到最小。根據極值定理，a,b滿足下列方程：

(5)

從而解得

(6)

從最初觸發至達到最大振速之間間隔約87.5 ms (5段雷管或者7段雷管，或者疊加)，可見最大振速非來自于掏槽爆破，而應來自于第二起爆順序系列之起炮孔。從爆破斷面圖(圖2)看來，3段雷管起爆炮 孔個數為3個，5段雷管起爆炮孔個數為22個，則剩下起爆炮孔個數為25個，則單段最大起爆藥量約為33kg。

所以：K=e5.0498=156，α=2.13(K值取整，α取兩位小數)。

表3　爆破監測數據記錄表

圖4爆破振動統計擬合圖

4.3爆破振動速度安全標準

中華人民共和國國家標準 GB6722—2003《爆破安全規程》針對各種 爆破對不同類型建(構)筑物和其他保護對象的振動影響，列出了不 同的安全判據和允許振動標準，如表4所示。隧洞爆破雖然屬于淺孔 爆破，其振動主頻分布在 50～100 Hz，但是在本次爆破工程中，其振動頻率在經過較長距離的衰減之后，其頻率已大部分<10 Hz。 對于“土窯洞、土坯房、毛石房屋” ，其爆破振動速度允許標準為“0.5～1.0 cm/s，而對于一般磚混房結構，其爆破振動速度允許標準為“2.0～2.5 cm/s”，二者擇其下限值，選擇 0.5cm/s作為安全允許振動標準。

5結論

分析振動速度統計表與所測圖譜(詳見表 3及附圖)，得出以下結論：本次爆破，最大振動合速度為 0.4871cm/s、對應的振動主頻分別 為 45.455Hz、50.000Hz 和166.667Hz，滿足4.3節中所述的安全允許振動標準(0.5cm/s)。 根據實測結果、評估如表5。

從表5可見，對于居民建筑的振動安全，依據單段最大允許藥量，隧道爆破的安全允許范圍為60 m，即對60 m以內的建筑物沒有任何振動影響。該隧洞爆破施工對附近村落的建筑物沒有振動影響。(附件爆破震動圖譜本刊略。)

表4　爆破振動安全允許范圍標準(節選自

表5　評估結果

參考文獻：

[1]林凡濤.隧洞開挖爆破震動對地表建筑物影響[D].北京：北京交通大學，2015.

[2]張人權，梁杏，靳孟貴，等。水文地質學基礎[M].北京：地質出版社，2011.

文章編號：1007-7596(2016)04-0185-03

[收稿日期]2016-03-10

[作者簡介]林億群(1990-)，男，遼寧沈陽人，助理工程師。

中圖分類號：TV542

文獻標識碼：B