廣清高速擴(kuò)建工程爆破振動監(jiān)測案例分析

谷健春

摘 要：廣清高速擴(kuò)建工程爆破施工過程中對臨近施工現(xiàn)場的建筑物的質(zhì)點(diǎn)振動速度及振動頻率的進(jìn)行監(jiān)測，以監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)確定場地爆破振動的影響程度，并根據(jù)我國現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，判別爆破施工振動對周邊建筑物的影響程度。

關(guān)鍵詞：廣清高速；工程爆破；振動監(jiān)測

前言：廣清高速擴(kuò)建工程位于清遠(yuǎn)市橫荷管理區(qū)額坑村附近，近期需進(jìn)行爆破施工作業(yè)，為保障爆破施工不對周圍建（構(gòu)）筑物的結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生不利的影響，廣州爆破公司清遠(yuǎn)分公司委托廣東省地震工程勘測中心對該爆破施工進(jìn)行全程監(jiān)測，以確定爆破施工振動對周邊村莊民房建筑結(jié)構(gòu)安全的影響程度，以監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)確定爆破時振動的影響程度，為預(yù)防糾紛保留法律依據(jù)，對不利影響做出相應(yīng)的處理措施，并為以后的爆破施工提供優(yōu)化設(shè)計參數(shù)。

一、振動監(jiān)測環(huán)境及監(jiān)測儀器介紹

（一）振動監(jiān)測環(huán)境介紹。 廣清高速擴(kuò)建工程爆破監(jiān)測于

2012年10月29日上午進(jìn)行，距離爆破施工源最近的橫荷管理區(qū)額坑村，民居房屋多為2至3層磚混結(jié)構(gòu)，距離振動源最近的建筑物約65米，屬磚混結(jié)構(gòu)的民居。

（二）監(jiān)測儀器介紹。監(jiān)測儀器使用TC-4850型工程振動監(jiān)測儀，該儀器系統(tǒng)由振動速度傳感器、4850采集記錄儀、筆記本電腦以及專用的分析處理軟件、供電系統(tǒng)及其它附屬設(shè)施組成，可同時測量多個分向的振動速度量及振動頻率。該型儀器性能優(yōu)良，靈敏度高，廣泛應(yīng)用在公路、鐵路、橋梁、大壩、建筑、隧道、石場、礦場、定向拆除等有工程振動監(jiān)測需要的現(xiàn)場，同時也被國內(nèi)各大專院校、科研院所和監(jiān)理方用于科研教學(xué)和工程振動環(huán)境監(jiān)理評估，儀器使用前經(jīng)過嚴(yán)格標(biāo)定計量。儀器系統(tǒng)性能指標(biāo)如下。

通道數(shù)：3通道并行采集；采樣率：1kHz～50KHz ，多檔可調(diào)；直流精度：誤差小于0.5%；讀數(shù)精度：達(dá)到1‰。振動速度傳感器性能指標(biāo)：轉(zhuǎn)換靈敏度：270、600（mv/cm/s）；橫向靈敏度：

10%；頻帶范圍：5-500Hz；最大位移：4mm；最大速度：35 cm/s；輸出阻抗：0.4/2.7 kΩ。

進(jìn)行爆破振動監(jiān)測時，將儀器架設(shè)在預(yù)先布設(shè)好的監(jiān)測點(diǎn)上，墜落引起的振動由振源經(jīng)過地下介質(zhì)傳播到地面，振動傳感器監(jiān)測到振動信號后，將其轉(zhuǎn)換成電信號送入數(shù)據(jù)采集器中完成放大、采集等一系列工作。

二、監(jiān)測實(shí)施過程

振動監(jiān)測布置的監(jiān)測點(diǎn)選取在有代表性的受保護(hù)建筑物內(nèi)振動感覺較明顯且受外界干擾較少位置上進(jìn)行監(jiān)測，確保了整個監(jiān)測過程真實(shí)可信、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、合理有序。經(jīng)過施工現(xiàn)場周邊環(huán)境調(diào)查分析后確定此次爆破分4個監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測，每個監(jiān)測點(diǎn)布置振動測量儀器系統(tǒng)一套，均進(jìn)行垂直向、水平徑向和水平切向三個分向振動速度量及振動頻率的監(jiān)測。

三、振動監(jiān)測及計算

振動監(jiān)測的考慮重點(diǎn)是保障爆破施工周邊的建（構(gòu)）筑物結(jié)構(gòu)安全。監(jiān)測伴隨爆破施工同步進(jìn)行，做到了慎密細(xì)致，所有參數(shù)均經(jīng)現(xiàn)場確認(rèn)并有據(jù)可查。2012年10月29日16時30分03秒爆破時產(chǎn)生的振動數(shù)據(jù)，4臺儀器記錄一次，4個監(jiān)測點(diǎn)共監(jiān)測記錄了4組工程爆破振動數(shù)據(jù)。通過振動速度計算公式

公式中：Vt為塌落引起的地面振動速度，單位cm/s；M為下落構(gòu)件的質(zhì)量，單位為T（噸）；g是重力加速度，9.8m/s2；H是構(gòu)件的高度，單位為m（米）；δ為地面介質(zhì)的破壞強(qiáng)度，一般取10Mpa；R為觀測點(diǎn)至沖擊地面中心的距離，單位為m（米）；K、β為塌落振動速度衰減系數(shù)和指數(shù)（通常K取3.37～4.09；β取-1.66～-1.80），其值是在地面沒有開挖溝槽、不壘筑土墻減振措施的條件下。每組振動數(shù)據(jù)包括三個分向的振動速度量以及主振頻率，計算出12個工程爆破振動影響有關(guān)的振動參數(shù)

四、數(shù)據(jù)處理

本次監(jiān)測結(jié)果評估依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《中國地震烈度表》（GB/T 17742-1999）和《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2003）中的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行，若監(jiān)測出的結(jié)果超過此標(biāo)準(zhǔn)，則說明爆破施工產(chǎn)生的振動對施工區(qū)域周圍的建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了影響，應(yīng)對相關(guān)施工方法作出調(diào)整，若監(jiān)測出的結(jié)果不超過此標(biāo)準(zhǔn)，則可以認(rèn)為該爆破施工振動對附近建筑結(jié)構(gòu)安全不會造成影響。

允許安全振速的確定：本次監(jiān)測爆破工程場地周邊的建筑結(jié)構(gòu)大部分為磚混本次爆破振動監(jiān)測對象的建筑結(jié)構(gòu)類型屬性中泥磚房屬于規(guī)程中規(guī)定的1類保護(hù)對象，振動抵抗標(biāo)準(zhǔn)為不超過0.5—1.5 cm/s；磚混結(jié)構(gòu)房屋屬于2類保護(hù)對象，振動抵抗標(biāo)準(zhǔn)為不超過2.0—3.0 cm/s；結(jié)合各監(jiān)測點(diǎn)的頻譜分析結(jié)果，考慮到本地段的附近村莊民房的地基情況、目前的現(xiàn)狀、當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)結(jié)構(gòu)情況等因素，應(yīng)在國家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上適當(dāng)降低允許安全振速的標(biāo)準(zhǔn)，本次評估執(zhí)行下述標(biāo)準(zhǔn)：安全允許振動速度V≤1.5cm/s。根據(jù)規(guī)定，結(jié)合本次監(jiān)測的數(shù)據(jù)處理結(jié)果，對于廣清高速擴(kuò)建工程A09標(biāo)爆破施工而言，2012年10月29日的爆破位于村莊的4個監(jiān)測點(diǎn)中振動最大的是1.3776cm/s，其它監(jiān)測數(shù)據(jù)介于0.4 cm/s—1.2 cm/s之間，上述數(shù)據(jù)最大值相當(dāng)于安全控制標(biāo)準(zhǔn)1.5 cm/s的百分之九十一，折合成地震烈度約為Ⅱ度至Ⅲ度之間。

結(jié)論：根據(jù)記錄波形的頻譜分析結(jié)果，廣清高速擴(kuò)建工程爆破施工該爆破的主振頻率大多數(shù)還是集中在15Hz到25Hz之間，此主振頻率普遍高于一般民房建筑物的自振頻率，不會導(dǎo)致因爆破振動與建筑物自振的疊加而產(chǎn)生共振現(xiàn)象，該種工況條件下的爆破施工不會對清遠(yuǎn)市橫荷管理區(qū)額坑村的民房的主體建筑結(jié)構(gòu)安全造成破壞。