L20-N平行于既有隧道施工振動測點布置

隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，工程建設不斷增多，爆破施工時常都會伴有既有線隧道；當前鉆爆法施工對既有隧道振動監(jiān)測點布置方法未進行明確的說明；本文通過收集對新建平行于既有隧道爆破施工振動，分析出此類項目在既有線隧道監(jiān)測點的布置方法。

關鍵詞：既有隧道 爆破施工

1.工程狀況

南呂梁山隧道位于山西省洪洞縣境內，南呂梁山隧道設計為雙洞單線隧道，左、右洞間隔約30m，因受地質巖性等影響，隧道二襯及內層鋼筋出現(xiàn)腐蝕等情況，為確保隧道運營安全，需對隧道內病害段落進行更換處理，為保證外界貨物的運輸，實行交叉式處理。

現(xiàn)階段需修建一條與既有隧道平行的輔助通道來輔助施工，為保證運營方向列車的正常通行，在爆破施工時，需對爆破振動[[性能參數(shù)]]進行控制，經(jīng)專家會議評審決定，在爆破施工期間，爆源傳遞至既有隧道內二襯最近處V≤4.0cm/s。

2.儀器配置

爆破測振儀是爆破振動監(jiān)測的專業(yè)儀器，對于不同環(huán)境下的振動監(jiān)測，所選用的儀器設備也不盡相同。出于對運營隧道振動監(jiān)測人員安全等各方面考慮，本項目使用交博科技生產(chǎn)的網(wǎng)絡爆破測振儀L20-N，其主要特點為可通過網(wǎng)絡遠程控制儀器和管理文件，該設備還具有報警功能，當質點速度超出所設定的值時，系統(tǒng)會自動發(fā)送短信或郵件，真正做到實時監(jiān)測爆破振動，還減少了人員的投入。

爆破測振儀L20-N工作原理

爆破測振儀L20-N技術參數(shù)

通道：3個通道，振動速度傳感器

記錄模式：波形 抽樣、抽樣+

內置GPS，可自動讀取測點位置坐標

負 延 時：0 s～0.25s，連續(xù)可設

支持電信、聯(lián)通、移動2、3、4G網(wǎng)絡

量程：0.0017～35cm/s

分辨率：0.0001cm/s

精度：±2%

頻響范圍：2～450Hz

A/D精度：0.000021mm (24Bit)

時間精度：0.01ms (100k sps)

存儲能力：時長為4s的文件10240個，數(shù)據(jù)中心遠程下載

3.試驗方法

本項目采用現(xiàn)場試驗，后通過軟件分析，具體試驗方法如下：

當新建平導與既有隧道平行，隧道掘進方向*時，應重點監(jiān)測既有線隧道迎爆側一面；為準確反應爆破振速的時效性，在爆破作業(yè)時，應同時監(jiān)測3個斷面的振速；首先應在平行于爆源處既有線迎爆側布置一個監(jiān)測點，以此測點為中心點，前后兩側以對數(shù)布置監(jiān)測點，距離分別為10m、15m、20m、25m、30m；在相同藥量下分別進行兩輪爆破測試，收集振動數(shù)據(jù)，進行評判。

4.傳感器安裝要求

對于既有線隧道的振動監(jiān)測，在選擇好監(jiān)測點位置后，首先對測點位置進行打磨，去除表面糊漿及雜物，安裝傳感器時，將傳感器X方向指向爆源方向，在傳感器與固體二襯接觸面涂上一層石膏粉，使其與接觸面緊貼，最后用夾具和膨脹螺絲固定好傳感器，防止掉落。

圖1：測點安裝示意圖

表1 爆破試驗監(jiān)測數(shù)據(jù)

表2 不同距離范圍的振速變化量

注：變化量=當前振速-中心點振速；表中“↓”表示減小。

影響振動質點速度的是單耗量，而不是總裝藥量；根據(jù)上表中不同距離下振速的變化值發(fā)現(xiàn)：各測點振速均不同程度的減小，離中心點10m處兩側點振速分別減了0.02cm/s、0.18cm/s；離中心點15m處兩側點振速分別減小了0.02cm/s、0.13cm/s；離中心點20m處兩側點振速分別減小0.05cm/s、0.17cm/s；離中心點25m處兩側點振速分別減小了0.54cm/s、0.98cm/s；離中心點30m處兩側點振速分別減小了0.55cm/s、0.98cm/s。

圖2 不同距離下振速變化量

5.分析結論

當單段藥量和總用藥量相同時，距離中心點相同的監(jiān)測點振動并無太大變化；當監(jiān)測點距離中心點10～20m范圍時，振速減小了0.02～0.18cm/s，變化量越小，說明爆破振動在一定范圍內傳播時的衰減越慢，質點振速越接近中心點的振速；當監(jiān)測點距離中心點20～30m范圍時，振速減小了0.54～0.98cm/s，振速變化較之前兩側點明顯加大，一定程度上說明在這個距離范圍內振動衰減較快，振速對比與中心點約減小了1cm/s，就爆破振動的傳播規(guī)律來講，距離較遠的目標保護物振動相對較低，符合這一傳播規(guī)律。據(jù)本文監(jiān)測數(shù)據(jù)結果來看，可以理解為在10～20m為振動敏感區(qū)域；20～30m則為相對安全區(qū)域。

既有隧道振動監(jiān)測應同時監(jiān)測3個斷面，本文對平行于既有隧道的爆破施工所產(chǎn)生的爆破振動對既有隧道的影響做了大量實驗，重點在于怎么合理布置這3個斷面的具體位置，實驗結論如下：

①　根據(jù)爆破振動的傳播特性，距離越近，振動傳至此處越大，所以，首先應在既有隧道平行與爆破作業(yè)面處布置一個監(jiān)測點，測點高度應盡量與爆破作業(yè)點處于同一水平線上。

②　以監(jiān)測點為中心點，分別在左右兩側距離20m處布置監(jiān)測點，3個斷面的監(jiān)測點應保持在同一高度。

③　監(jiān)測點應跟隨爆破施工的進度向前推進，保證每次爆破的監(jiān)測范圍，直至爆破施工*穿過既有隧道或爆破施工*束；監(jiān)測過程中還應定期既有隧道的變化。

參考文獻：

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[2]高琪琪,張西良.某地下鐵礦爆破振動對地表民房安全的影響[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2018(10):212-213+216.