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(chǎn)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(guī)律進(jìn)行反演，依據(jù)爆破振動速度衰減規(guī)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(jìn)行一定的補(bǔ)償，以達(dá)到在保證隧洞施工順利建設(shè)的同時保障受影響居民的利益不受損害。

關(guān)鍵詞：爆破施工；振動；爆破參數(shù)；監(jiān)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(zhèn)頭道溝村楊木溝屯附近，東側(cè)約800 m外和西側(cè)約1.3 km之外為居民村落，其它地方均為山區(qū)和河流。為了使工程建設(shè)順利實(shí)施，保障當(dāng)?shù)卮迕窈戏?quán)益不受損害，進(jìn)行爆破振動速度測試，對衰減規(guī)律進(jìn)行反演，依據(jù)爆破振動速度衰減規(guī)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(shù)為表1。

表1　圍巖爆破裝藥參數(shù)

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(cè)約800 m外和西側(cè)約1.3 km之外為居民村落，居民住宅結(jié)構(gòu)為一般磚墻堆砌結(jié)構(gòu)。少數(shù)房屋為毛石堆砌結(jié)構(gòu)，其它地區(qū)為山區(qū)和河流。(圖2)

圖1　爆破斷面的炮孔布置圖

圖2　爆破區(qū)域平面圖

2依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與目的

爆破振動分析依據(jù)：《爆破安全規(guī)程》GB6722—2003。爆破振動監(jiān)測目的：探尋爆破振動衰減規(guī)律，評估爆破振動影響范圍。

3監(jiān)測內(nèi)容及測點(diǎn)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(shù)，根據(jù)測試所得 數(shù)據(jù)的3個方向的分速度及合速度，擬合其公式，再根據(jù)該公式通過內(nèi)插值法 獲得某特定點(diǎn)處的爆破振動速度，從而結(jié)合《爆破安全規(guī)程》GB6722—2003評 估爆破的安全允許振動范圍。

根據(jù)現(xiàn)場考察情況，采用最經(jīng)濟(jì)有效的方法是，沿著爆破斷面與村落的連線，有間隔的布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)。 本次監(jiān)測布點(diǎn)的坐標(biāo)及分布情況分別如表2和圖3所示，沿著連線共布設(shè)5點(diǎn)次。

表2　監(jiān)測點(diǎn)坐標(biāo)及與斷面距離

本次爆破監(jiān)測的布點(diǎn)分布圖見圖3。

圖3　爆破監(jiān)測的布點(diǎn)分布圖

4爆破振動監(jiān)測結(jié)果及計算分析

4.1監(jiān)測結(jié)果

測試結(jié)果如表3所示：

4.2爆破振動衰減規(guī)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(fā)爆破藥量；距離，亦即從爆心到結(jié)構(gòu)點(diǎn)的水平距離。表征其大小用可采用薩道夫斯基公式表達(dá)：

(1)

式中：V為質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)周圍的地形、地質(zhì)構(gòu)造等因素有關(guān)的系數(shù)，這兩個參數(shù)可以用最 小二乘法計算，計算的基礎(chǔ)是有適量的數(shù)據(jù)，每套數(shù)據(jù)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(shù)變?yōu)榫€性方程：

(2)

y=ax+b

(3)

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

(4)

達(dá)到最小。根據(jù)極值定理，a,b滿足下列方程：

(5)

從而解得

(6)

從最初觸發(fā)至達(dá)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(yīng)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(shù)為3個，5段雷管起爆炮孔個數(shù)為22個，則剩下起爆炮孔個數(shù)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(shù))。

表3　爆破監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄表

圖4爆破振動統(tǒng)計擬合圖

4.3爆破振動速度安全標(biāo)準(zhǔn)

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) GB6722—2003《爆破安全規(guī)程》針對各種 爆破對不同類型建(構(gòu))筑物和其他保護(hù)對象的振動影響，列出了不 同的安全判據(jù)和允許振動標(biāo)準(zhǔn)，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(jīng)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(biāo)準(zhǔn)為“0.5～1.0 cm/s，而對于一般磚混房結(jié)構(gòu)，其爆破振動速度允許標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)。

5結(jié)論

分析振動速度統(tǒng)計表與所測圖譜(詳見表 3及附圖)，得出以下結(jié)論：本次爆破，最大振動合速度為 0.4871cm/s、對應(yīng)的振動主頻分別 為 45.455Hz、50.000Hz 和166.667Hz，滿足4.3節(jié)中所述的安全允許振動標(biāo)準(zhǔn)(0.5cm/s)。 根據(jù)實(shí)測結(jié)果、評估如表5。

從表5可見，對于居民建筑的振動安全，依據(jù)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(nèi)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(biāo)準(zhǔn)(節(jié)選自

表5　評估結(jié)果

參考文獻(xiàn)：

[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(xué)，2015.

[2]張人權(quán)，梁杏，靳孟貴，等。水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：地質(zhì)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(xiàn)標(biāo)識碼：B