新建隧道爆破對既有隧道人員心理影響測試與分析

肖清華, 韓翔宇, 葉建龍, 姜正暉, 俞　濤, 杜飛天

(1. 西南交通大學, 四川成都 610031； 2. 浙江省交通規劃設計研究院, 浙江杭州 310058)

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新建隧道爆破對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, 四川成都 610031； 2. 浙江省交通規劃設計研究院, 浙江杭州 310058)

【摘要】以新嶺隧道拓寬工程爆破開挖為背景，運用現場監測等方法，分析新建隧道爆破施工對既有運營隧道駕乘人員的影響，確保既有隧道運營的安全性，并對新建隧道爆破方案進行優化。結果表明：新建隧道爆破施工控制標準應考慮爆破對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，爆破施工對駕乘人員的影響亦隨之增大。

【關鍵詞】爆破工程；心理影響；爆破振動；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近期及未來的經濟建設和交通運營實際需要，對既有道路進行拓寬已勢在必行。在既有老隧道兩側修建新隧道也將是隧道段最常選用的方案之一[1]。研究結果表明，大部分人能夠感覺低到0.115～0.130mm/s的連續振動。對全身振動而言，在一定條件下，振動可引起人的主觀感覺，當振動強度大到一定程度時，振動可引起人的不良感覺，進而可對人體產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，爆破震動不至于危害到人的身體健康，但從廣義的環境保護方面講，當振動強度過大時，駕乘人員的安全就會受到嚴重的威脅。由于新、老隧道間距離較小，老隧道在施工期間也將會保持營運狀態，新隧道的開挖施工將不可避免地對老隧道的營運舒適產生極大影響，從而影響家駕乘人員駕駛。因此，有必要對新嶺隧道施工過程中爆破振動作用下老隧道的駕乘人員的舒適度進行現場實時監控，及時反饋，以期對現場施工方案及時調整，達到保障既有隧道營運安全的目的，同時通過對現場老隧道運營條件下監測數據的分析形成的成果對類似工程將起到重要的參考價值。

1工程概況

新建新嶺隧道左、右線提前與老路右幅分離，設三車道隧道穿越新嶺，由四車道漸變為五車道，出隧道后至終點與直埠樞紐對應均為五車道。左洞進口新老隧道間凈距約28m，右洞進口新老隧道凈距約23m，明暗洞分界處凈距約23m(圖1)。

圖1　新老隧道平面相對位置

由于新建隧道在開挖過程中的爆破振動及沖擊波噪聲對既有隧道汽車通行具有極大影響，特別是對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在衰減至老隧道位置后的振動強度外，還應測試出司乘人員特別是駕駛人員對振動的心理及操作影響，以此作為后續交通運營控制方法及標準，并為提出新建隧道爆破控制技術方案奠定基礎。

2測試儀器及測點布置

針對駕駛過程中駕駛員的心理生理反應與交通安全的關系研究，目前主要有對車輛轉向操縱過程中駕駛員的心理生理反應進行分析與測試，應用心率、血壓這兩個生理指標定量研究駕駛員心理生理反應。

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，應以足夠的試驗數據為基礎。本項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行了實車試驗。

2.1監測儀器及原理

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

電子式血壓計是由測量部分、氣泵部分、主控部分、顯示部分、電源等部分組成。電子式血壓計是根據水銀式血壓計工作原理設計程序,以壓力傳感器為主要的檢測器件,按照設計的程序進行充氣、放氣、檢測,以達到控制、分析、計數和數字顯示結果,所測量的結果和精度與水銀柱式血壓計相同。電子式血壓計所顯示的結果是數字值,而不是水銀柱式血壓計或氣壓表式血壓計顯示的模擬值,這樣就大大減少了用水銀柱式血壓計或氣壓表式血壓計在測量時人在視角上的讀數誤差,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的準確度高。

2.2測點布置

考慮到爆破振動和噪聲的傳播規律，在對既有隧道駕乘人員進行測試時，選取爆破掌子面對應既有新嶺隧道斷面和既有隧道洞口進行監測兩測點布置情況如圖2所示。

圖2　電子血壓計測試位置布設

3測試參數分析

3.1不同振動強度對駕駛人員的影響

3.1.1測試條件

在測試車輛、駕駛人員、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，進而改變既有隧道振動強度。

3.1.2測點位置及數據采集

(1) 測點：隧道進口位置。

(2) 測試參數：①心率；②血壓；③測試人員的感受。

(3) 測試結果記錄。

3.2不同位置對駕駛人員的影響

3.2.1測試條件

在測試車輛、駕駛人員、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，分別在不同的測點位置進行測試。

3.2.2測點位置及數據采集

(1) 測點：隧道進口、隧道中段。

(2) 測試參數：①心率；②血壓；③測試人員的感受。

(3) 測試結果記錄。

4測試結果及其分析

2014年9月17日至2014年9月26日，在既有隧道右洞進行測試，通過記錄新建隧道爆破振動前后測試人員的心理變化，來反映新建隧道爆破振動對既有隧道駕乘人員的心理影響，詳細測試結果見表1。

表1　爆破施工對駕乘人員影響心理測試結果

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

2.駕乘人員對爆破振動感受等級包括：弱、較弱、強、很強、非常強。

通過表1可知:(1)由第一組和第四組數據比較得知，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據得知，測試位置由隧道中段變至隧道進口，心率變化量平均增加4次/min，收縮壓和舒張壓略有增加。(3)由第二組數據和第四組數據得知，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結論

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

(2)由于測試現場為既有運營隧道，在隧道中由于車輛產生的噪音對測試結果產生影響，所以在研究新建隧道爆破對既有隧道運營的影響時，應考慮隧道內的噪音因素。

(3)駕乘人員在既有隧道洞口位置對振動的感應明顯強于洞內，爆破施工時要在洞空口前200m做出警示。

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

(5)鑒于爆破振動對于駕乘人員造成的影響，新建隧道施工爆破對既有隧道振動控制標準要考慮爆破振動對駕乘人員的心理影響。

參考文獻

[1]王春梅.小間距隧道爆破對既有隧道振動影響分析[J]. 爆破,2013，30 (2): 84-89.

[2]陽生權.小線間距施工隧道爆破地震影響下既有隧道圍巖線性動力分析[J]. 工程爆破,1998，4: (1) 1-6.

[3]汪旭光，于亞倫，劉殿中. 爆破安全規程實施手冊[M]. 人民交通出版社，2004.

[4]汪旭光，爆破設計與施工[M]. 北京：冶金工業出版社，2014.

[5]顧毅成，爆破工程施工與安全[M]. 北京：冶金工業出版社，2014.

三個問題解說引力波什么是引力波

引力波是在空間一時間組織中發生的微小波動。設想一下，宇宙如同一張蹦床。如果我們向宇宙中丟入一根羽毛，什么也不會發生。但是如果我們丟入一個籃球，這個組織就會在重量之下發生彎曲變形，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論說，由于物質的存在，空間和時間會發生彎曲。但是，這種波動和變形并非永遠留在物體附近，而是有可能通過宇宙向外傳播，就像地震產生的地震波。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。

為什么發現引力波如此重要

100年前，愛因斯坦的廣義想對論預言了引力波的存在，但同時認為引力波本身十分微弱，因此幾乎不可能被發現。從那時起，全世界的科學家都在試圖與引力波來

一場“不期而遇”。發現引力波有助于探測到宇宙中發生的爆炸性大事件，比如黑洞融合、中子星事件、超新星爆炸，甚至是138億年前導致宇宙誕生的大爆炸。此外，引力波的出現有可能促使天文學進入新的時代，它攜帶著不同于光和電磁輻射等方式傳遞過來的有關遙遠天體的信息。

什么引發了引力波

引力波是由運動中的物質創造的。但是，引力是四種基本相互作用中最弱的，因此它產生的波動極其微弱。物理學家認為，其振幅之小至多相當于一個質子直徑的千分之一。如此小力量的波動只能由處在高速運動中的龐大體系來引發，比如處在軌道上的即將合二為一的兩個黑洞。由于這樣的體系十分罕見，與我們的距離要以光年計算，所以對引力波的搜尋一直瞄準的是來自宇宙深處的能量最強大的天體系統所產生的微小影響。

2016年2月開始實施的工程建設標準標準名稱(標準編號)國標

種植塑料大棚工程技術規范(GB/T51057-2015)

工業建筑供暖通風與空氣調節設計規范(GB50019-2015)

巖土錨桿與噴射混凝土支護工程技術規范(GB50086-2015)

露天金屬礦施工組織設計規范(GB/T51111-2015)

潔凈廠房施工及質量驗收規范(GB51110-2015)

氨綸設備工程安裝與質量驗收規范(GB/T51109-2015)

針織工廠設計規范(GB51112-2015)

纖維增強硅酸鈣板工廠設計規范(GB51107-2015)

火力發電廠節能設計規范(GB/T51106-2015)

尾礦庫在線安全監測系統工程技術規范(GB51108-2015)

行標

博物館建筑設計規范(JGJ66-2015)

建筑反射隔熱涂料應用技術規程(JGJ/T359-2015)

國家重點公園評價標準(CJJ/T234-2015)

[作者簡介]肖清華(1969～)，男，博士，副教授。

【中圖分類號】U455.6

【文獻標志碼】B

[定稿日期]2016-03-12