隧洞爆破施工振动对临近居民建筑物影响的测算分析

林亿群

(辽宁省水利厅，沈阳 110006)



隧洞爆破施工振动对临近居民建筑物影响的测算分析

林亿群

(辽宁省水利厅，沈阳 110006)

摘要：隧洞爆破施工中会产生一定的振动，振动会对附近居民房屋造成一定的影响。通过行爆破振动速度测试，对衰减规律进行反演，依据爆破振动速度衰减规律，测算安全距离，提出了安全振动评估意见，并对受影响的居民房屋进行一定的补偿，以达到在保证隧洞施工顺利建设的同时保障受影响居民的利益不受损害。

关键词：爆破施工；振动；爆破参数；监测布置；安全距离

0前言

该隧洞输水工程某施工支洞位于抚顺市新宾县旺清门镇头道沟村杨木沟屯附近，东侧约800 m外和西侧约1.3 km之外为居民村落，其它地方均为山区和河流。为了使工程建设顺利实施，保障当地村民合法权益不受损害，进行爆破振动速度测试，对衰减规律进行反演，依据爆破振动速度衰减规律，测算安全距离，提出了安全振动评估意见。

1工程概况和周边情况

本支洞断面为圆拱直墙型，成洞断面尺寸为6.6 mx6.0 m(宽x高)，直墙高 3.5 m，圆弧高 2.5 m。支洞综合坡度为14.13%，支洞长度为1 251 m。

本次爆破断面的爆破参数为表1。

表1　围岩爆破装药参数

本次爆破断面的炮孔布置图见图1，其中爆破孔深约3 m。

支洞东侧约800 m外和西侧约1.3 km之外为居民村落，居民住宅结构为一般砖墙堆砌结构。少数房屋为毛石堆砌结构，其它地区为山区和河流。(图2)

图1　爆破断面的炮孔布置图

图2　爆破区域平面图

2依据标准与目的

爆破振动分析依据：《爆破安全规程》GB6722—2003。爆破振动监测目的：探寻爆破振动衰减规律，评估爆破振动影响范围。

3监测内容及测点分布

测量爆破时不同距离下的振动速度，反演爆破振动衰减系数，根据测试所得 数据的3个方向的分速度及合速度，拟合其公式，再根据该公式通过内插值法 获得某特定点处的爆破振动速度，从而结合《爆破安全规程》GB6722—2003评 估爆破的安全允许振动范围。

根据现场考察情况，采用最经济有效的方法是，沿着爆破断面与村落的连线，有间隔的布设监测点。 本次监测布点的坐标及分布情况分别如表2和图3所示，沿着连线共布设5点次。

表2　监测点坐标及与断面距离

本次爆破监测的布点分布图见图3。

图3　爆破监测的布点分布图

4爆破振动监测结果及计算分析

4.1监测结果

测试结果如表3所示：

4.2爆破振动衰减规律

影响爆破震动速度的因素较多，最主要的有：药量，包括总药量和最大段齐发爆破药量；距离，亦即从爆心到结构点的水平距离。表征其大小用可采用萨道夫斯基公式表达：

(1)

式中：V为质点振动速度，cm/s；Q为装药量，kg；R为爆心距，m；K和为与爆破地点周围的地形、地质构造等因素有关的系数，这两个参数可以用最 小二乘法计算，计算的基础是有适量的数据，每套数据包括最大单段药量Q，kg，距离R，m，振动速度V，cm/s。

将式(1)两边取自然对数变为线性方程：

(2)

y=ax+b

(3)

对于测试所得的多组V,Q,R数据，代入上式得到(xi,yi)。为确定系数a,b通常用最小二乘法，即要使

(4)

达到最小。根据极值定理，a,b满足下列方程：

(5)

从而解得

(6)

从最初触发至达到最大振速之间间隔约87.5 ms (5段雷管或者7段雷管，或者叠加)，可见最大振速非来自于掏槽爆破，而应来自于第二起爆顺序系列之起炮孔。从爆破断面图(图2)看来，3段雷管起爆炮 孔个数为3个，5段雷管起爆炮孔个数为22个，则剩下起爆炮孔个数为25个，则单段最大起爆药量约为33kg。

所以：K=e5.0498=156，α=2.13(K值取整，α取两位小数)。

表3　爆破监测数据记录表

图4爆破振动统计拟合图

4.3爆破振动速度安全标准

中华人民共和国国家标准 GB6722—2003《爆破安全规程》针对各种 爆破对不同类型建(构)筑物和其他保护对象的振动影响，列出了不 同的安全判据和允许振动标准，如表4所示。隧洞爆破虽然属于浅孔 爆破，其振动主频分布在 50～100 Hz，但是在本次爆破工程中，其振动频率在经过较长距离的衰减之后，其频率已大部分<10 Hz。 对于“土窑洞、土坯房、毛石房屋” ，其爆破振动速度允许标准为“0.5～1.0 cm/s，而对于一般砖混房结构，其爆破振动速度允许标准为“2.0～2.5 cm/s”，二者择其下限值，选择 0.5cm/s作为安全允许振动标准。

5结论

分析振动速度统计表与所测图谱(详见表 3及附图)，得出以下结论：本次爆破，最大振动合速度为 0.4871cm/s、对应的振动主频分别 为 45.455Hz、50.000Hz 和166.667Hz，满足4.3节中所述的安全允许振动标准(0.5cm/s)。 根据实测结果、评估如表5。

从表5可见，对于居民建筑的振动安全，依据单段最大允许药量，隧道爆破的安全允许范围为60 m，即对60 m以内的建筑物没有任何振动影响。该隧洞爆破施工对附近村落的建筑物没有振动影响。(附件爆破震动图谱本刊略。)

表4　爆破振动安全允许范围标准(节选自

表5　评估结果

参考文献：

[1]林凡涛.隧洞开挖爆破震动对地表建筑物影响[D].北京：北京交通大学，2015.

[2]张人权，梁杏，靳孟贵，等。水文地质学基础[M].北京：地质出版社，2011.

文章编号：1007-7596(2016)04-0185-03

[收稿日期]2016-03-10

[作者简介]林亿群(1990-)，男，辽宁沈阳人，助理工程师。

中图分类号：TV542

文献标识码：B