冲隧道爆破振动测试报告

东苗冲隧道爆破振动测试报告云南省公路工程监理咨询公司1、工程特点贵州省清镇至镇宁高速公路东苗冲双联拱隧道为上下行合建的六车道高速公路联拱隧道。起止里程K9+290～K9+710，全长420m，隧道进出口均为削竹式洞门。建筑限界净宽28m，净高5.0m，由中隔墙分隔为左右两洞，内轮廓采用双心圆型式，外边墙为曲墙，中隔墙为直墙。左洞净空面积83.62m2，右洞88.51m2。最大埋深约为77米，最浅埋深约为5米，进口较长地段地形偏斜严重。本隧道处于剥蚀、溶蚀丘陵地貌类型，隧道垂直穿越一脊向南北的丘体，地质情况复杂多变，其中Ⅰ类围岩总长255m（溶洞极为发育区，充填物为软流塑状含碎石粘土，富水性强，开挖后极易坍塌地段长度50m；围岩为强风化泥岩，围岩原结构构造已被破坏，风化成富含水份的砂粘土状，地基承载力较低地段长度205m）；Ⅱ类围岩（全强风化粉砂质泥岩、砂质页岩，遇水易软化，沿节理面产生崩塌或剥落）地段90m，Ⅲ类围岩（中-弱风化灰岩）地段75m。隧道无地表水体，地下水较贫乏，地下水主要为孔隙潜水及基岩裂隙水，均接受大气降水补给。在K9+580～K9+640段岩溶极发育区，在雨季时涌水量相对较大，水文地质情况相对较差。2、爆破振动测试目的（1）为使既有工作面爆破对邻近围岩、已施作的初支或二衬不致产生破坏，必须进行爆破震动测试，确保实际振速小于相应介质的允许振速。（2）爆破震动衰减规律测试：通过对爆破时，距爆源不同距离的质点振动参数（振速、持续时间和频率）的测试，通过回归分析得出该爆破方法在该施工地质环境条件下的爆破震动衰减规律，即取得爆破震动的场地系数和衰减系数，用以对以后各次爆破及类似工程爆破产生的振动参数量值进行预报。（3）测量和比较不同爆破方法的实际减振效果，以此得到适合本工程的最佳爆破方案，确保邻近结构特别是中隔墙或围岩受到的影响最小。3、系统组成及测振原理3.1系统组成系统配置如下表所示：品名主要技术参数数量备注IDTS3850爆破震动记录仪通道数：并行4CHA/D精度：12bits最大采样率：200Ksps2台拾振器CDJ-Z10(垂直型)8只4只备用EXP3850Seismograph分析处理软件1套联想昭阳便携计算机1台本测振系统由测试系统（野外测试用）和分析处理系统（室内数据处理用）两部分组成。测试系统：拾振器→测振仪→数据存储体分析处理系统：数据存储体→测振仪→计算机及专用分析软件→打印机3.2测振原理成都中科动态仪器有限公司研制生产的IDTS3850爆破震动记录仪，用于对爆破振动进行信号记录与数据分析、结果输出、显示打印或存盘。它直接与拾振器相连，并将其模拟电压量转换成数字量进行存贮，再经自身的RS232接口和计算机通讯，由计算机进行波形显示、谱图显示，波形的各种特征参数及测试结果的表格显示、打印和存盘等。测振仪工作原理见附图。转换数据存储时钟、触发电路采集参数输入按键开关采集参数输入至计算机RS232接口电路电源外接电源或电池测振仪工作原理图4、爆破振动测试方案4.1拾振器的选型一般情况下，爆破震动频率范围在30-300Hz，故选用频率范围在10-1000Hz的CDJ-Z10型拾振器，其相关参数见下表：爆破振动传感器参数编号参数NATFREQUENCY频率DCRESISTANCE电阻DAMPING阻尼减振SENSITIVITY灵敏度DISTORTION失真，畸变DYNRESISTANCE153.83380.69228.60.05%1063163.93410.6727.80.07%1029173.73320.71127.70.18%1024183.83290.74827.80.08%9964.2测点布置待中导洞及侧导洞开挖完毕，开挖主洞上台阶时进行爆破振动测试。进出口左右共四个开挖面，仅出口左洞地质情况较好（中风化灰岩、IV类围岩），进行爆破开挖。其它三个开挖面地质情况差，未进行爆破施工。故仅对出口左洞进行了爆破振动测试。下台阶未施工，中导洞被填塞，故在下台阶表面及侧导洞内设测试点。掌子面爆破前先将测振仪参数调整好，拾振器埋设好，使用自动采集方式测振。测点1距掌子面20米左右，选择2V量程，测点2距掌子面40米左右，选择0.4V量程，测点3、4距掌子面15m，选择20V量程。测点1、2位于下台阶顶面未经扰动的岩层上，测点1距掌子面20米左右，测点距掌子面40米左右。测点3、4位于左导洞内，距掌子面15米，测点3位于左导洞外边墙二衬上，测点4位于左导洞内边墙临时初支上。测点布置四个位置，具体位置见下图。右导洞左导洞中导洞右导洞中导洞左导洞测点1测点2测点4测点1、2测点3测点4测点3开挖面立面平面爆破振动测点布置图4.3原始记录原始记录包括环境情况、爆源情况、测试场地情况、仪器情况和收场情况等，原始记录表见下表。爆破振动测试记录表时间测试单位地点温度测试人员总装药量总炮孔数分段数爆区范围起爆方式地形地质条件传感器安装方法传感器型号生产厂家记录仪名称记录仪型号生产厂家记录仪编号触发方式和水平采样频率负延时通道号CH1CH2CH3CH4传感器编号测量方向量程选择灵敏度线形度频率范围距离段别药量峰值时刻峰值最大峰值主振频率4.4爆破振动安全判据根据《爆破安全规程》，不同测试对象的质点振动速度允许值如下：钢筋混凝土结构5.0cm/s交通隧道15.0cm/s围岩中等稳定有良好支护20.0cm/s取抗震能力最差的初支或二衬钢筋混凝土结构为测试对象，作如下设定：序号振动速度(cm/s)安全状态施工措施10～4.0正常继续施工24.0～5.0报警优化爆破方案、控制爆破规模3＞5.0超限修改爆破方案、减小爆破规模4.5爆破振动测试频率以初支或钢筋混凝土结构的安全状态为依据，设定测试频率如下：序号安全状态测试频率1正常1次/2d2报警1次/1d3超限1次/1d根据爆破振动强度随药量增加而增大、随距离增加而衰减的传播机理，同一种断面、相同装药量且爆源与测点间距离相同，连续7天测得的振动速度均在0～4.0cm/s范围内且波动值不超过10%或有减小趋势时，可以减小频率或停止测试，并认为现行的爆破方案是安全的。4.6爆破振动测试报告4.6.1测试报告内容（1）一般情况：时间、地点、环境温度、测试单位、操作人员。（2）爆源情况：总装药量、分段数、最大一段装药量、爆区范围、起爆方式。（3）测试场地情况：测点方位、离爆源距离、测点地形和地质条件、周围环境。（4）传感器安装情况：传感器安装方法、安装方向、传感器型号、厂家、传感器灵敏度、编号。（5）记录仪器情况；记录仪器名称、型号、编号、触发方式、量程选择、采样频率、通道数及编号。（6）记录波形输出：振动波形应有时间标尺和幅度标尺。标出最大振幅值和所处时刻。（7）描述爆破前后仪器和保护物有无损坏迹象。（8）对爆破提出评判或建议。4.6.2测试报告的提交正常状态下，每周向监理及施工单位各提交一份测试报告；报警或超限状态下，即刻提交本次爆破振动情况测试报告。5、测振数据及分析处理振动信号由测振仪自动记录存储，数据分析处理由EXP3850Seismograph分析处理软件完成。下图是部分测振波形曲线：最大一段药量10kg、距离42m时质点振动波形曲线最大一段药量7.3kg、距离45m时质点振动波形曲线最大一段药量8.6kg、距离45m时质点振动波形曲线最大一段药量18kg、距离49m时质点振动波形曲线最大一段药量9.7kg、距离19m时质点振动波形曲线最大一段药量6.1kg、距离23.5m时质点振动波形曲线下表是根据本次测振数据用最小二乘法回归分析得出的质点振动速度与最大一段装药量和测点至爆破工作面的距离关系曲线。萨道夫斯基公式：V=K*(Q1/3/R)α两边取对数得lnV=lnK+α*(1/3*lnQ-lnR)取y=lnVx=1/3*lnQ-lnRa=αb=lgK则y=ax+b序号最大一段装药量Q(kg)R(m)最大峰值速度V(cm/s)xy110201.58-2.22820.4574210420.49-2.9701-0.713337.3240.998-2.5154-0.002047.3450.376-3.1440-0.978258.6240.995-2.4608-0.005068.6450.823-3.0894-0.1948718490.911-2.9284-0.093289.7192.352-2.18710.855399.7490.759-3.1344-0.2758106.7227.391-2.45702.0003116.123.52.24-2.55420.8065126.136.50.653-2.9945-0.4262136.123.51.326-2.55420.2822146.136.50.698-2.9945-0.3595a1.606b4.48K88.235α1.606根据回归系数得：Q=R3×(V/K)3/α=R3×(5/88.235)3/1.606=4.691×103×R3按上式可得出不同距离条件下的最大一段装药量，并以此控制爆破规模。R(m)10152025304050Q(kg)4.715.837.573.3126.7300.2586.46、信息反馈与爆破方案优化6.1爆破方案采用贵州盘江化工厂（贵州六七一厂）生产的岩石铵梯油炸药，φ32mm，l=200mm药卷，每卷0.15kg。主洞上台阶爆破时，对称分6个区，每循环2.0-4.0m，装药采用连续装药结构，1～13段非电毫秒雷管作起爆雷管，每个区由一个非电毫秒雷管传递，六个传爆雷管并联后由一个火雷管起爆。13131313753135577777313131313133357911511975119779111379111397131113711段非电毫秒雷管引爆1段非电毫秒雷管引爆13段非电毫秒雷管引爆主洞上台阶爆破方案6.2爆破优化爆破振动速度达到或超过报警值或超限值时，即刻对正在实施的爆破方案进行优化或修改，视具体情况可采取如下措施：（1）分步开挖，缩小爆破开挖断面面积。实际爆破分10步开挖：分部开挖示意图（2）缩短循环进尺，减少一次爆破的方量。（3）优化钻爆参数，降低炸药单耗。（4）采用中等爆速的炸药。（5）采用多段微差起爆方式，让爆破地震主震相间无叠加效应，尽可能降低最大一段装药量。（6）周边眼采用不耦合装药结构的光面爆破。实际施爆时，预先已采取了如上措施，爆破振动速度一直控制在正常状态。（执笔：崔斌、申海）