隧道爆破施工对邻近桥梁安全的影响

[6]　谭万鹏,郑颖人.岩质边坡弹黏塑性计算参数位移反分析研究[J].岩石力学与工程学报,2010(S1):2988

2993.

[7]　龚玉锋,周创兵,梁轶,等.参数反演在岩质高边坡变形与稳定分

析中的应用[J].岩土力学,2002(5):570574.

[8]　李同录,刘文红,李萍.黄土抗剪强度参数的反演分析及其空间变

化规律[J].水文地质工程地质,2016,43(6):101106.[9]　吴述生,杨志法,刘英,等.可用于边坡工程的三种反演方法[J].中国地质灾害与防治学报,1996(S1):3137.

[10]杨令强,马静,张社荣.抗滑桩加固边坡的稳定可靠度分析[J].岩土工程学报,2009(8):1299

1302.

[11]蔡影.基于强度折减系数的岩土体抗剪强度参数的反演[J].盐城

工学院学报(自然科学版),2017,30(1):7578.

[12]易念平,吴恒,张信贵,等.确定边坡最危险滑动面的计算机模拟[J].工程地质学报,2002(3):326330.

[13]王家臣,陈冲.软弱基底排土场边坡稳定性三维反演分析[J].中

国矿业大学学报,2017,46(3):474479.[14]安关峰,殷坤龙,唐辉明.遗传算法在边坡数值计算中的应用[J].地球科学,2002(2):177180.[15]郑颖人.有限元极限分析法及其在边坡中的应用[M].北京:人民交通出版社,2011.

[16]郑颖人.边坡与滑坡工程治理[M].北京:人民交通出版社,2010.

收稿日期:20190621

第一作者简介:孟灵鑫(1987 ),男,2014年毕业于长安大学固体力学专业,工学硕士,工程师㊂

文章编号:1672

7479(2019)05

0054

05

隧道爆破施工对邻近桥梁安全的影响

孟灵鑫　陈德云

(温州信达交通工程试验检测有限公司,浙江温州　325000)

摘　要:为研究隧道爆破施工对邻近桥梁的振动影响,运用FLAC3D 建立数值模型,用瞬态动力学方法分析爆破振动对邻近桥梁桥面及桥桩的影响㊂分析结果表明,爆破对温州绕城高速公路下白岩桥桥面产生的振速最大值为1.3cm /s (左线)㊁1.6cm /s (右线);因承台的固定作用,爆破对桥桩中部和下部的影响相对较小(振速不超过0.6cm /s ),均远小于安全设计振速2.5cm /s ㊂

关键词:隧道;爆破振动;施工;

邻近桥梁中图分类号:U455.43 文献标识码:A DOI:10.19630/ki.tdkc.201906210001

开放科学(资源服务)标识码(OSID):

Study on Safety Influence of Tunnel Blasting Construction

Close to Existing Bridge

Meng Lingxin　Chen Deyun

(Wen Zhou XinDa Trasportation Engineering Testing CO.,LTD,Wenzhou 325000,China)

Abstract :In order to research safety influence of tunnel blasting construction on adjacent existing bridge,this paper built a numerical model with FLAC3D,and the impact of blasting vibration on the deck and pile of adjacent bridges was analyzed by using transient dynamics method.The results show that under the action of blasting,the maximum vibration velocity on the bridge deck of Xiabaiyan Bridge on highway around Wenzhou is 1.3cm /s (in left line)and 1.6cm /s (in right line);because of the fixed function of pile caps,the impact

of blasting on the middle and lower part of the pile is relatively small(the vibration velocity shall not exceed 0.6cm /s),which is far less than the safe vibration speed of 2.5cm /s.Key words :Tunnel;Blasting vibration;Construction;Adjacent bridge

采用钻爆法施工的隧道对周围环境扰动较大,巨大的空气冲击波易对周围环境造成破坏[12]㊂很多学

者对爆破振动进行了研究:H.Dowdin[3]通过建立地面结构的单自由度模型,研究了地震和爆炸振动对建筑

物的影响㊂R.P.Dhaka[4]认为高频振动作用下加速度大,响应小;在低频振动作用下,加速度小,但是响应很

大㊂刘军[5]等通过实测数据建立了爆破振动影响函数关系式㊂以往研究方法多为基于现场实测数据建立

某种关系,进而进行理论预测[67]㊂以下通过数值模拟,利用FLAC3D有限差分软件中的动力分析,研究金

钱龙隧道施工爆破对邻近高速公路下白岩桥的影响㊂1　工程概况

金钱龙隧道进口位于浙江省永嘉县黄田镇上白岩

村,出口位于瓯北镇安丰村,采用上㊁下行分离的隧道

形式㊂金钱龙隧道与现状S10温州绕城高速公路下

白岩桥水平净距为147m,隧道进口路面与下白岩桥

面高差为5.67m㊂相对位置关系如图1所示

㊂

图1　金钱龙隧道与下白岩桥位置关系

2　隧道爆破理论分析

2.1　浅孔爆破参数设计

根据设计资料,金钱龙隧道进口为Ⅴ级围岩,主要

为强-中风化晶玻屑熔结凝灰岩㊂

(1)进口断面参数

断面中心高9.83m;断面宽度为12.46m; (2)炮孔直径(D)

选用直径为40mm的钻头,则取孔径D=40mm㊂(3)钻孔深度(L)

根据经验公式,有

L=H/sinα+h(1)式中　L 钻孔深度/m;

H 台阶高度/m;

α 钻孔倾角/(°);

h 超深/m(超深公式h=(0.1~0.15)H,实

际情况取h=0.1~0.5m)㊂

依据设备能力㊁作业条件㊁边坡坡度要求,选择合适的钻孔角度㊂已知台阶高度为1.0~4.5m,则取L=1.1~5.0m㊂施工时,应根据实际情况适当调整炮孔深度参数,以确保孔底位于设计的台阶平面上㊂(4)底盘抵抗线(W底)

根据经验公式,有

W

底

=(30~50)×D

在坚硬难爆的岩体中,或台阶高度H较高时,计算时应取较大的系数㊂

施工时一般取W

底=0.8~1.5m㊂

(5)标准单位炸药消耗量(q)

根据本工程区内岩石的性质㊁构造等因素,q取0.4kg/m3㊂在实际操作过程中,应根据岩石性质的改变及时进行必要的调整㊂

应根据开挖台阶高度㊁抵抗线㊁岩石坚硬程度的不同,计算合理的装药量㊂当单位炸药消耗量(q)为0.4kg/m3时,可参考表1进行参数选取㊂

表1　浅孔爆破参数(D=40mm)

台阶高

度H/m

炮孔深

度L/m

钻孔超

深h/m

炮孔间

距a/m

炮孔排

距b/m

单孔装药量Q/kg

前排后排1.01.10.11.00.80.320.35

1.51.70.21.10.90.590.65

2.02.20.21.21.00.961.06

3.03.30.31.31.11.721.90

3.53.80.31.31.12.02.2

4.04.50.51.41.22.72.96 4.5

5.00.51.41.23.023.3 2.2　爆破振动对高速桥的理论影响分析

隧道洞口所穿越地层为Ⅴ级围岩,根据‘爆破安全操作规程“[13],取K=150,α=1.5㊂最大单响药量为13.5kg,按Q=20kg计算,爆破区距绕城高速约147m,有v=0.5cm/s,小于允许振速v=8cm/s㊂从理论上分析,隧道爆破对于高速公路桥梁无安全性影响㊂

3　爆破施工对既有建筑动力响应的数值仿真分析

3.1　模型的建立

根据金钱龙隧道进口周围建筑物(主要考虑绕城高速下白岩桥桥面及桥桩)的相对位置关系(如图2)及隧洞与周围建筑物的实际尺寸,运用FLAC3D建立几何模型㊂模型尺寸为400m×700m×137m,共计718604个单元㊂

本次数值计算中,假设岩体为均一㊁连续的弹性介