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，但其施工過程中會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)、噪音和振動(dòng)等影響因素，可能對鄰近建筑物造成不利影響。文章分析了隧道爆破施工對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、墻體開裂、地基沉降等問題，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鄰近建筑物的影響，并采取有效的監(jiān)控措施，對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，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對隧道爆破施工對鄰近建筑物的影響進(jìn)行了廣泛研究。研究內(nèi)容包括振動(dòng)監(jiān)測技術(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 隧道爆破施工對鄰近建筑物的影響

隧道爆破施工對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)過大，可能會(huì)導(dǎo)致建筑物結(jié)構(gòu)失穩(wěn)或開裂，從而對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，包括地震波測試和監(jiān)測噪聲水平等指標(biāo)，以確保不會(huì)對周邊環(huán)境產(chǎn)生過大的影響。

1.2 空氣沖擊波對建筑物的影響

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)別飛散物對建筑物的影響

沖擊波也是隧道爆破施工對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)，可能對建筑物的墻體、窗戶和屋頂?shù)仍斐善茐?。特別是對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 土石方塌方對建筑物的影響

隧道爆破施工還可能導(dǎo)致地表沉降，對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)墻體開裂、結(jié)構(gòu)變形等問題。隧道的開挖可能會(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)，在施工過程中要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(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。通過在爆源和鄰近建筑物上設(shè)置測振點(diǎn)，監(jiān)測爆破振動(dòng)的大小、方向和頻率等參數(shù)，從而評估爆破振動(dòng)對鄰近建筑物的影響。測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)測并記錄爆破振動(dòng)的數(shù)據(jù)。通過對監(jiān)測數(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。

（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)置測壓點(diǎn)，監(jiān)測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)。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，可以評估沖擊波對鄰近建筑物的影響，并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行防范和應(yīng)對。

（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)墻體開裂、結(jié)構(gòu)變形等問題。因此，需要在鄰近建筑物和隧道周邊設(shè)置沉降觀測點(diǎn)，定期觀測地表沉降的變化情況。沉降觀測通常采用水準(zhǔn)儀或全站儀等設(shè)備，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測并記錄地表沉降的數(shù)據(jù)。通過對監(jiān)測數(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。

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。通過采用不同的監(jiān)控技術(shù)手段，可以實(shí)現(xiàn)對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。

3 實(shí)例分析

3.1 工程概況

國道212線廣元南山隧道工程起點(diǎn)位于南環(huán)路（G212線）碑坪子，與國道212線既有道路順接，止點(diǎn)位于萬源21#公路3段，全線長約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2 925 m；右線起訖樁號(hào)為YK23+063～YK25+989.3，長2 926.3 m。左洞最大埋深342.6 m，右洞最大埋深345.5 m。

3.2 隧道爆破施工對鄰近建筑物的影響分析

3.2.1 對下穿萬龍路結(jié)構(gòu)物影響分析

隧道洞口下穿萬龍路，埋深為：左線洞頂開挖線至萬龍路路面垂直距離11.6 m，右線洞頂開挖線至萬龍路路面垂直距離14.1 m。隧道下穿萬龍路，施工過程中對圍巖的擾動(dòng)可能會(huì)引起地面沉降，同時(shí)路面的車輛荷載也對圍巖造成影響，從而導(dǎo)致路面塌陷，進(jìn)一步造成了過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，管道距右線洞頂開挖線垂直距離12 m，距左線洞頂開挖線垂直距離10 m。施工過程中，圍巖的沉降會(huì)引起管道的沉降，并對管道施加拉力，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。總體來說，該工點(diǎn)特殊性巖土（素填土、填筑土）對隧道影響較小，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)場實(shí)際情況以及爆破安全計(jì)算，隧道爆破施工對萬龍路無影響，但為確保施工安全，對下穿萬龍路段的支護(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）下穿萬龍路時(shí)，先右洞開挖過萬龍路并初支封閉成環(huán)，再施作左洞開挖。

（2）萬龍路下?lián)鯄ΡＷo(hù)。隧道洞口左洞左側(cè)有一處萬龍路的擋墻，為保證萬龍路安全運(yùn)行，特在此處設(shè)置一段擋土墻以保護(hù)萬龍路下?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)盤龍鎮(zhèn)的廣元末站。管道材質(zhì)為Φ273×7.1L360NB無縫鋼管，采用三層PE加強(qiáng)級防腐外加強(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。隧道開挖過程中，因開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)，為保證隧道開挖的沉降不會(huì)對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)械開挖，禁止使用爆破，以消除爆破產(chǎn)生的振動(dòng)對管道變形的影響。

（2）加強(qiáng)監(jiān)控量測，根據(jù)天然氣公司工作人員采用管道探測儀確定的管道路線走向，在管道通過隧道的兩側(cè)開挖線、洞頂共三個(gè)位置設(shè)置沉降觀測點(diǎn)。在施工前，先設(shè)置好觀測點(diǎn)，并記錄其初始數(shù)據(jù)，在施工過程中，每天觀測沉降情況，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”的原則。在施工過程中，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙做好超前支護(hù)，開挖不能大于一榀鋼架，開挖完成后立即施作初支，保證洞身穩(wěn)定。

4 隧道爆破施工對鄰近建筑物的影響控制建議

隧道爆破施工對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)對周圍環(huán)境和建筑物進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和分析，評估其對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)行隧道爆破施工過程中，應(yīng)加強(qiáng)對爆源和鄰近建筑物的監(jiān)測和控制，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。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對地表沉降的觀測和控制，避免因地表沉降導(dǎo)致鄰近建筑物的結(jié)構(gòu)破壞和墻體開裂等問題。

（3）在進(jìn)行隧道爆破施工后，應(yīng)對周圍環(huán)境和建筑物進(jìn)行詳細(xì)的檢查和評估，確保其結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性。對于發(fā)現(xiàn)的問題，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）在未來研究中，應(yīng)進(jìn)一步深入探討隧道爆破施工對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

隧道爆破施工對鄰近建筑物的影響是一個(gè)復(fù)雜而重要的問題。通過監(jiān)控隧道爆破施工對鄰近建筑物的影響分析，可以及時(shí)評估影響程度，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。