青岛地铁超浅埋段爆破振动监测数据特征研究_王仁涛

第11卷第12期2015年12月

中国安全生产科学技术

Journal of Safety Science and Technology

Vol．11No．12

Dec．2015

文章编号：1673－193X（2015）－12－0072－07

青岛地铁超浅埋段爆破振动监测数据特征研究*

王仁涛1，王成虎1，宋凯2

（1．中国地震局地壳应力研究所（地壳动力学重点实验室），北京100085；

2．青岛第一市政工程有限公司，山东青岛266033）

摘要：为了更好地掌握超浅隧道爆破振动规律，以青岛地铁太延区间超浅埋隧道爆破振动为例

进行了研究。在地表7层建筑物各层相同位置布置测振仪对爆破振速进行实时全面监测，通过对

掏槽眼、辅助眼、周边眼爆破时单段最大起爆药量与实测振速关系的回归拟合，发现此隧道的爆破

振动规律并不符合一般埋深隧道适用的萨道夫斯基公式，据此提出了临空自由面影响系数，得到

了萨道夫斯基计算公式的修正拟合系数。修正后的萨道夫斯基公式可更好地反映3类炮眼爆破

的实际振速衰减规律，该规律可为城市地铁类似隧道的爆破施工提供参考依据。

关键词：青岛地铁；超浅埋隧道；爆破方案；振速监测；衰减规律

中图分类号：X932文献标志码：A doi：10．11731/j．issn．1673－193x．2015．12．011

Study on characteristics of monitoring data for blasting

vibration in the ultra－shallow buried section of Qingdao metro

WANGＲen－tao1，WANG Cheng－hu1，SONG Kai2

（1．Key Laboratory of Crustal Dynamics，Institute of Crustal Dynamics，China Earthquake Administration，

Beijing100085，China；

2．Qingdao No．1Municipal Engineering Co．，Ltd．，Qingdao Shandong266033，China）

Abstract：In order to better understand the blasting vibration mechanism in the ultra－shallow buried tunnel，the study was conducted by taking the blasting vibration of the ultra－shallow buried tunnel in the Tai－Yan section of Qingdao metro as example．The blasting vibration velocities were monitored in real time and comprehensively by ar-ranging vibration meters in the same position of each floor in a7story building on the surface．Through regression fitting on the relationship between the maximum initiating charge in single section and the measured vibration veloc-ity for blasting in cutholes，auxiliary holes and surrounding holes，it was found that the vibration velocity law of the tunnel didn＇t agree with the Sadov＇s formula which had been widely used for most buried tunnels．So an influence coefficient of free surface was put forward，and the modification fitting coefficient of Sadov＇s formula was obtained．The modified Sadov＇s formula can better reflect the real attenuation laws of vibration velocity for blasting in three types of holes，and it can provide reference basis for the blasting construction in similar tunnels of urban metro．Key words：Qingdao metro；ultra－shallow buried tunnel；blasting scheme；vibration velocity monitoring；attenu-ation law

收稿日期：2015－09－16

作者简介：王仁涛，硕士研究生。

*基金项目：国家自然科学重点项目（51038009）；国家自然科学基金面上基金项目（41274100）；中央

级科研院所基本科研业务专项项目（ZDJ2015

－12）0引言

城市地铁以不占用地面土地资源的突出优势，在当今面临“人口爆炸、土地资源短缺、环境恶化”

的三大挑战中，发挥着越来越重要的作用。随着中国社会、经济水平越来越发达，地铁开挖爆破对地表建筑物、构筑物产生的振动危害愈来愈受到社会各界的重视。因爆破振动效应受到爆源特性、爆破方法、地形地貌、岩土体介质属性等诸多因素的影响［1－2］，使得对爆破振动规律分析难度加大。研究人员已开展多种研究方法对爆破振动衰减规律进行探究分析，方法主要分为4种：波动法、数值法、数据拟合法和萨道夫斯基法［3］。在隧道微差爆破时岩体不断破碎，控制单段最大装药量可减小爆破能量，进而实现对爆破振动峰值速度大小的控制［4］，本文采用《爆破安全规程》（GB6722－2014）所用的萨道夫斯基法，通过对所收集的丰富实测隧道爆破振动数据进行挖掘分析，探究各类炮眼单段最大起爆药量与实测振速间的实际关系，得到萨道夫斯基公式的修正拟合系数。进而促进对爆破振动衰减规律的进一步研究，更好地服务于爆破设计工作，指导爆破施工。

1工程概况

青岛地铁一期工程3号线全线采用钻爆法施工，沿线下穿、侧穿各种类型的建（构）筑物多达95处。3号线03标段的太延区间超浅埋段为最靠近海岸段，道路和居民密集，地下水丰富，建筑物基础底距区间隧道顶开挖垂直距离仅为5 13m。如家快捷酒店为砖混结构、毛条石基础，其基础底距区间隧道顶开挖垂直距离仅为5m，下穿隧道拱顶距地面垂直距离为7．4m。下穿隧道里程段为K4+851 K4+898，该区段围岩等级V级，洞身为中风化花岗岩，洞顶以上至建筑物基础为强风化花岗岩，地貌类型为剥蚀坡地和山前侵蚀堆积坡地，所处地形变化不大，隧道地质剖面图如图1所示。该区段超浅埋隧道的开挖环境异常复杂，受到爆破扰动后围岩变形会影响设计要求的轮廓［5］，因此对爆破振动的控制要求更为严格，爆破振动速度控制在1．5cm/s以内方可满足爆破安全允许振速。

太延区间超浅埋隧道采用钻爆法上下台阶施工，上台阶每天计划循环进尺为0．75m，下台阶进尺为2m。上台阶开挖面积为16m2，为了降低单段起爆药量，上台阶分成8个分断面开挖，采用中部布置大直径中空孔（直径150mm），

中空孔周围布置菱形

图1下穿如家快捷酒店段隧道地质剖面图

Fig．1The geological section map of the tunnel

underneath the Express Inn

掏槽眼的掏槽方式，下台阶采用水平炮孔分成2个分断面开挖。本文以上台阶爆破开挖为研究对象，对上台阶各炮次产生的振动进行实时监测，上台阶爆破参数及炮眼布置情况见表1及图2

。

图2上台阶炮眼布置（单位：mm）

Fig．2Layout of the blast holes in the

upper bench（unit：mm）

2爆破监测方案及振动数据

参考已有振动监测仪的现场合理布置经验［6］，测水平径向（X）、水平切向（Y）和垂直方向（Z）3个分量，对正下方穿过的左线隧道的爆破作业（K4+ 894．29－K4+870．28）进行振速监测。监测仪及传感器布置示意图见图1。爆心距建筑物基础底部垂直距离约为8m，垂直布置的监测点所对应里程为ZK+874．5。

大量的测试资料和工程实践表明，地面最大振动速度与建筑结构破坏的相关性最好，所以目前广

·

37

·

第12期中国安全生产科学技术