一、工程概況

 　　膠州灣灣口海底隧道青島端接線工程，南起膠州灣灣口海底隧道青島端終點，向北以上下行分離式雙洞隧道形式分別沿四川路、云南路向北，在東平路路口北側(cè)出地面后開始高架，于山西路路口上方合流后接入快速路三期工程。云南路主隧道起點里程ZK1+095.98，分界點里程ZK2+755，長1659.02m，凈寬13.5m。云南路主隧道即將下穿磚混結(jié)構(gòu)民房區(qū)。通過監(jiān)測爆破振動，確定合理的爆破參數(shù)，從而保證民房安全，為今后的隧道開挖提供重要參考依據(jù)。此次監(jiān)測時，主隧道開挖經(jīng)過青島某中學(xué)，測點主要布置在學(xué)校內(nèi)地面上，主要監(jiān)測分析隧道爆破振動速度沿垂直隧道走向上的分布規(guī)律，并通過選取校園內(nèi)典型的6個點進(jìn)行監(jiān)測，線性回歸該地區(qū)的、值。

 　　二、爆破施工方案

 　　此次測振涉及的施工地段，采用臺階法進(jìn)行施工，將隧道分成上下兩個臺階，分三部分依次進(jìn)行開挖。

 　　上臺階開挖寬度15.3m，開挖高度6.2m，爆破炸藥采用二號巖石乳化炸藥，起爆方式為分段延時導(dǎo)爆管起爆，每次起爆總藥量117kg，分16段依次起爆，掏槽方式采用斜眼掏槽，掏槽藥量18kg，單段最大起爆藥量18kg。

 　　三、監(jiān)測方案

 　　因為上臺階爆破開挖斷面和一次起爆藥量較大且自由面少，因此振動速度大，此次監(jiān)測主要對上臺階爆破進(jìn)行監(jiān)測。

 　　1、測振系統(tǒng)

 　　爆破振動監(jiān)測采用的測振儀器為四川拓普測控科技有限公司生產(chǎn)的UBOX-5016爆破振動智能監(jiān)測儀。該儀器無需設(shè)置量程，記錄振動時可自適應(yīng)信號強弱，實時自動調(diào)整量程。該儀器有三個通道，每個通道可連接一個傳感器，各通道均可連接水平和垂直傳感器。傳感器固定時，首先清除地表的浮土，采用石膏粉作為粘結(jié)劑將傳感器粘在測點表面，保證其可隨測點表面同時振動。每次記錄后通過USB連接線與電腦相連，通過配套采集分析軟件BMView將數(shù)據(jù)存儲到電腦上，隨后進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。

 　　此次監(jiān)測將隧道上臺階開挖斷面的形心對應(yīng)到地面上的點作為地面爆心，如圖3所示，測點布置共分為兩個方案。

 　　方案1，按照從地面爆心到爆破振動影響遠(yuǎn)區(qū)測點間距由密到疏的原則，沿垂直隧道走向在校園內(nèi)成直線布置測點，如圖3中M1～M11方形點所示。該方案共布置6臺記錄儀，每臺儀器的兩個通道各連接一個垂直傳感器，另一個通道連接水平傳感器，每臺記錄儀可同時監(jiān)測兩個點的振動速度。

 　　方案2，主要觀察爆破對校園建筑物的影響，選取校園內(nèi)6個典型的測點，每個測點布置一臺記錄儀，每臺儀器兩個通道連接水平傳感，另一個通道連接垂直傳感器，同時監(jiān)測同一點的垂直振動速度和與隧道軸向、徑向相一致的水平振動速度，具體測點布置如圖3中圓點M12～M17所示。

 　　四、監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

 　　經(jīng)過連續(xù)4次的監(jiān)測，得到一系列可靠的地表振動速度數(shù)據(jù)。根據(jù)方案1共測得3組數(shù)據(jù)，監(jiān)測時，測點M1跟隨地面爆心沿隧道開挖方向根據(jù)開挖進(jìn)尺逐步推進(jìn)，其它測點不動。方案2中，測點M12距地面爆心142.1m，傳感器未觸發(fā)，得到5個測點的地表垂直與水平振速。

 　　1、垂直隧道走向數(shù)據(jù)分析

 　　在距爆心0～45m范圍內(nèi)，地表垂直振動速度呈劇烈振蕩衰減態(tài)勢，50m以外振速振蕩趨于平緩。在距爆心15～30m即1～2倍隧道開挖寬度范圍內(nèi)，出現(xiàn)一低值，該值接近振速振蕩平緩時的最大值。在距爆心30～45即2～2.5倍隧道開挖寬度范圍內(nèi)，振動速度達(dá)到一次最大值，該值改值為平緩時最大振速的1.5～2倍。

 　　地表徑向振速峰值變化規(guī)律與地表垂直振速峰值類似。在距爆心0～45m范圍內(nèi)，地表徑向振動速度呈劇烈振蕩衰減態(tài)勢，50m以外振速振蕩趨于平緩。在距爆心15～30m即1～2倍隧道開挖寬度范圍內(nèi)，出現(xiàn)低值，該值略高于振速平緩時的最大值。在距爆心30～45m即2～2.5倍隧道開挖寬度范圍內(nèi)出現(xiàn)振動速度最大值，為平緩時最大振速的2～3倍。

 　　同次監(jiān)測所得的地表最大垂直振速峰值大于地表最大徑向振速峰值。2、散點數(shù)據(jù)分析

 　　各測點的地表最大垂直振速峰值和地表最大水平振速峰值如表1所示。

 　　測點 地表爆心距/ 垂直速度峰值/ 水平徑向速度峰值/ 水平切向速度峰值/

 　　M12 1421 ― ― ―

 　　M13 129.6 0.217 ― 0.277

 　　M14 90.3 0.533 0.808 0.409

 　　M15 67.5 0.670 0.905 0.256

 　　M16 25.5 1.085 1.574 1.938

 　　M17 62.4 0.656 1.299 0.844

 　　從表中可以看出，在這種爆破施工方案下，在地面距地表爆心25m范圍以外振動速度小于《爆破安全規(guī)程》（GB6722～2003）關(guān)于磚混結(jié)構(gòu)建筑物規(guī)定的2。若距地表爆心25m范圍內(nèi)存在磚混結(jié)構(gòu)建筑物需調(diào)整爆破參數(shù)，以保證安全。

 　　3、回歸分析

 　　目前關(guān)于爆破振動速度問題，國外比較公認(rèn)的是前蘇聯(lián)學(xué)者薩道夫斯基的經(jīng)驗公式。我國長期以來在爆破地震安全距離與質(zhì)點振動速度計算方面也是采用該公式，其公式的具體形式為：

 　　(1.1)

 　　式中：――測點至爆破中心的距離，；

 　　――炸藥量，齊發(fā)爆破取總裝藥量，微差爆破或秒差爆破取最大一段裝藥量，；

 　　――所測點因爆破引起地震振動速度，；

 　　――藥量指數(shù)，集中藥包取1/3，此處取1/3；

 　　――爆破地震波衰減系數(shù)，與地質(zhì)地形條件及距爆破中心的距離有關(guān)；

 　　――同巖石的性質(zhì)、爆破方法、地形條件等因素有關(guān)的系數(shù)。

 　　將式(1.1)兩端取對數(shù)化成化成式（1.2）：

 　　（1.2）

 　　令，，，

 　　則（1.3）

 　　利用公式（1.3）通過線性回歸可以計算求出、，最后得到、。

 　　在進(jìn)行回歸分析時，在選取源數(shù)據(jù)方面基于兩點考慮。第一，公式（1.1）中選擇單段最大起爆藥量18。第二，《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2003）規(guī)定毫秒延期電雷管第1段延期時間允許誤差區(qū)間為0～12.5ms，因此在選擇振動速度時，在每個測點測得的地表垂直振速曲線中截取0～12.5之間的波峰或波谷最大值作為該點地面垂直振動速度。第三，監(jiān)測時隧道開挖斷面形心距離地面32m，在選擇時，將地面爆心與測點間的距離和開挖斷面形心與地面的距離構(gòu)成的三角關(guān)系求出值。將以上整理的數(shù)據(jù)運用matlab進(jìn)行線性回歸得到、。

 　　五、結(jié)論

 　　此次監(jiān)測工作主要對爆破振動速度在地面上的分布進(jìn)行監(jiān)測的，將各測點看作位于同一平面上。利用實際采集的數(shù)據(jù)繪成曲線，忽略因儀器設(shè)備、人員操作、簡化計算公式等方面產(chǎn)生的誤差。綜合分析得到以下結(jié)論：

 　　1、在距爆心0～45m范圍內(nèi)，地表最大振動速度呈劇烈振蕩衰減態(tài)勢，在50m以外振速振蕩趨于平緩。

 　　2、在距爆心15～30m即1～2倍隧道開挖寬度范圍內(nèi)，出現(xiàn)一低值，垂直振速時該低值接近振速振蕩平緩時的最大值，徑向振速的該低值則大于振速振蕩平緩時的值。

 　　3、在距爆心30～45即2～2.5倍隧道開挖寬度范圍內(nèi)，振動速度達(dá)到一次最大值，垂直振速的該值改值為振蕩平緩時最大振速的1.5～2倍，而徑向振速的該值為振蕩平緩時最大振速的2～3倍。

 　　4、同次監(jiān)測所得的地表最大垂直振速峰值大于地表最大徑向振速峰值。

 　　5、采用本文論述的爆破施工方案，在地面距地表爆心25m范圍以外振動速度小于《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2003）關(guān)于磚混結(jié)構(gòu)建筑物規(guī)定的2。若距地表爆心25m范圍內(nèi)存在磚混結(jié)構(gòu)建筑物需調(diào)整爆破參數(shù)，以保證安全。

 　　6、根據(jù)此次監(jiān)測方法回歸得到、。

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標(biāo)簽：振動監(jiān)測、爆破施工、隧道

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文章名稱：《城區(qū)隧道爆破施工振動監(jiān)測與分析》

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