隧道爆破对周边建筑物影响的安全评价

隧道爆破对周边建筑物影响的安全评价

摘要：在工程爆破施工中不可避免对邻近房屋会有振动影响，作者通过对一铁路隧道爆破开挖过程中引起临近建筑物墙壁产生裂缝及构建脱落的现象，结合爆破参数和振动速度的监测数据与现场调查相结合的分析方法。分析了可能产生破坏的原因，指出爆破施工中随时视现场情况调整爆破参数和考虑影响建筑物安全评估多种因素的一些建议。

关键词：爆破施工；炸药量；振动衰减；振动速度；安全评价

Abstract: The efect of the vibration happening in the blasting construction can not be avoided to the nearby buildings, Based 0n the rift of the close building and build off produced by tunnel blasting vibration from excavating the tunnel and the data obtained by monitoring the detonation parameters and shaking speeds，the safety of the building is evaluated．The probable damage cause produced by vibration is analyzed．Some suggestion of adjusting detonation parameters at any time under scene condition and considering the various factors affecting the safety evaluation of this building are presented．

Key words： blasting construction；explosive capacity；vibration attenuation；vibration velocity；safety evaluation

引 言

在隧道爆破时，炸药的一部分能量会转换为地震波，从爆源以波的形式向外传播，引起地表振动，产生的振动对一定范围内的房屋会有影响，例如，建筑物裂缝、门窗振响、

边坡滑塌以及人畜震惊等。由此引起施工方和房主的纠纷，尤其当爆破施工路段靠近村庄，更容易造成施工方和村民的冲突，小则影响工程施工，大则影响当地的社会安定。目前，国内有关爆破振动的研究主要集中在爆破速度和加速度对建筑物的影响，而对爆破频率与结构物的响应引起的危害研究较少。本文通过工程实例探讨爆破振动对临近建筑物的影响，希望对施工单位制定安全、合理的爆破方案，妥善处理与房主的矛盾纠纷，保证工程建设顺利进行能有所帮助。

一、工程概况

二青山隧道穿越吕梁山山脉北段，属中山区，进口位于岚县境内，出口位于兴县境内。隧道进口里程DK132＋295，出口里程DK148＋146，全长15.851km。隧道进口端500m埋深较浅，约5～50m。进口测区内，洞身围岩以砂质黄土、中粘质黄土、强风化伟晶岩、片麻岩、云母片岩为主。隧道开挖宽约7.0m，高9．0m。

隧道区进口段为山间黄土盆地，为庄上村居民区，建筑物密集，主要为土坯房、毛石房屋、砖房等。

二、爆破振动监测

1.观测仪器

爆破振动监测采用集成性较好的西南交大L20型爆破振动监测仪。该仪器经过严格的整机标定。此次观测时，采用了定时触发模式。

2.观测方法及测点布设

为了分析振动场分布，了解振动随距离的衰减情况，根据建筑物与隧道的空间位置及距离，在该建筑群地面共布置了4个监测点，既以爆破作业点为中心，在该山周围按直线距离分别为30、50、100和200m处进行布点测试。即分别为测点l、测点2、测点3、测点4。具体测点布置如图1。

图1 振动观测布设示意图

3.测试结果及分析:

在本工程爆破施工中，掏槽眼1.3～1.5m，辅助眼及周边眼1.2～1.3m，每次使用炸药40～45.5Kg，最大段药量为12.5～24Kg。爆破测试结束后，根据记录曲线整理得到结果如表1。由爆破震动测试结果可以看出：

表1 爆破震动测试结果表

(l)在炸药量一定的情况下，爆破产生的振动波以振源为圆心向四周传播随距离增加呈逐渐衰减趋势；

(2)此次测点的频率在30～70Hz之间。根据我国一些建筑物的固有频率的实测资料和美国矿业局的研究资料，一般建筑物的自有频率都在12Hz以下，可见建筑物对爆破地震波的响应较弱，因此我们在研究爆破施工对周围民房的影响时，不考虑共振对建筑物的影响；

(3)根据国家标准《爆破安全规程》(GB6722-1986)，采用公式

（1）

计算爆破安全允许距离。

式中：Q为炸药量(kg)；齐发爆破取总炸药量；

微差爆破或秒差爆破取最大一段药量；V为地震安全速度(cm/s)；m为药量指数，取1/3；K、ɑ为与爆破点地形、地质等条件有关的系数和衰减指数，可按表2选取，或由试验确定。对较软岩石，取K=250，ɑ=1.8。

按照现行《爆破安全规程》规定，土坯房和毛石房屋允许的安全振动速度为1.0cm/s，砖房允许的安全振动速度为2.0cm/s。对本次爆破，对土坯房和毛石房屋计算得出爆破安全允许距离为R=62m，对砖混房屋计算得出爆破安全允许距离为R=42m。

表2 爆区不同岩性的K、ɑ值

从实测振动衰减结果(表1)可以看出，受地形、地貌和地质情况的影响，实际的振动量较理论计算的结果衰减快得多，在爆破监测记录中距振源30m处的最大合速度仅0.98cm/s。由于本村砖混房屋与振源最近距离为50m，土坯房与振源最近距离为68m，按《爆破安全规程》规定的安全范围和实测结果均表明本建筑群处在安全范围内，从理论上来说，该建筑群应该不会发生破坏。

三、建(构)筑物的震害调查

在爆破施工过程中有居民多次反映墙壁有裂缝、天花板掉灰及玻璃破裂现象。通过现场调查与实际监控，依据《危险房屋鉴定标准》，以结构构件和整体安全性来综合评定房屋安全等级，总结归纳了房屋破坏实测结果(表3)及房屋安全距离(表4)如下。

表3 房屋破坏情况调查结果

此次房屋结构类型大体分为土木结构和砌体结构两类，通过对92户民房破损情况的现场调查，发现实测结果比理论上稍微严重。

四、结论

（1）通过对爆破震动参数的现场测试与理论计算所得周围民房大部分都处于安全区域，此结果与实地勘察结果存在一定差异。揭示了在爆破震动未超过相关标准允许值的情况下，却对受控对象构成威胁。采用单一强度因子作为爆破震动安全判据在工程应用中的局限性和不合理性已显露无遗，现有破坏判据需要完善和改进。

(2)在二青山隧道进口开挖过程中，它经过了多次的爆破，虽然从一次的爆破震动速度分析认为周围建筑物在安全范围内，但我们忽视了爆破地震波的积累效应和振动持时对建筑物结构响应的影响。这一方面需要进行更细致的研究。

（3）由于受经济条件和山区地形的制约影响，我国村镇和山区的房屋大部分建造标准低，施工质量差，构造措施不合理，整体抗震性能差等。这些都将直接影响抗震性能，特别是对于己存在裂缝，反复的振动将造成加速开裂。在选取建筑物安全允许振速时，需要综合考虑建筑物的质量、自振频率、地基条件等，同时应加强现场监测，减少爆破振动产生的危害。

(4)在隧道爆破施工中，可通过对爆源、传播过程和保护对象实施控制措施实现防震减灾的目的。目前在工程实际中应用最多是针对爆源采取的降震措施，其中干扰降震法、控制最大段药量、改变爆破参数等。

参考文献：

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注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。