城市隧道开挖爆破对地表建筑物影响的安全评价

以青岛胶州湾海底隧道青岛端接线工程开挖为研究对象,应用事故树分析法对可能引起地表建筑物受损的各种爆破振动因素进行定性分析,求出各影响因素的重要度,为后续监测和施工方案的调整提供理论依据.通过现场对爆破振动监测,确立振动传播衰减规律,并以此对地面建筑物进行安全性评价.研究成果对指导青岛后续地铁隧道工程开挖和保证地表建筑物安全有重要参考价值.     

地铁隧道掘进爆破地表震动效应研究

以武汉地铁二号线隧道工程为背景,对爆破振动强度进行实时监测,并结合数值模拟软件计算,研究掌子面前后方地表振动特性及变化规律。结果表明:用萨道夫斯基公式对隧道掘进前方地表振速进行拟合时,相关性较好,而隧道掘进后方地表振速拟合的相关性较差。数值计算所获得的地表峰值振速变化规律及特征与现场实测结果基本一致,成形隧道对岩体整体结构的改变导致地表振速产生放大效应,使得掌子面后方已开挖区地表振速比掌子面前方相应点的振速大,因此,在确定隧道掘进爆破施工方案时,必须考虑到隧道地表振速的这种放大效应,否则很可能危及掌子面后方地表建筑物的安全。     

新建隧道下穿既有道路爆破施工影响范围

以宝汉高速爆破施工为例,通过现场监测关键质点爆破振动速度,研究爆破振动对临近既有道路的影响范围.研究结果表明,爆破振动波的主频率在10~50 Hz内,不会使周围临近既有道路与其产生共振.从现场测试结果可知,由于垂直振速大于径向振速和切向振速,且垂直振动对建筑物破坏尤为显著,故在类似工况下爆破振动监测应该以监测垂直振速为主.爆破振动波对既有道路的影响范围为30 m,与理论值相符.当浅埋大断面软弱围岩隧道下穿既有道路施工爆破的安全允许质点振动速度小于2.0 cm/s时,可确保既有道路结构和交通安全.研究可为此类隧道工程的施工提供借鉴.     

引水隧洞爆破开挖对临近隧道振动的影响及控制

针对新建引水隧洞爆破施工对临近隧道振动的影响,以深圳市石岩北引水隧洞工程为依托,运用MIDAS GTS NX有限元软件建立爆破振动模型,对邻近隧道峰值振速变化规律进行研究。结果表明：爆破峰值振速与单段最大炸药量呈线性正相关,与爆源和测点的距离呈反相关,并受到爆破区域岩性的影响。在最不利工况下,爆破施工引起的峰值振速为6.73 cm/s,大于振动预警值2 cm/s,小于规范安全要求7 cm/s。引水隧洞爆破开挖还会产生空洞效应,在掌子面前后3～4倍洞径范围内较为明显。根据数值模拟结果,在实际工程中应减小单段炸药量并采取毫秒微差错峰手段控制爆破,现场振动检测显示,临近隧道测点峰值振速为1.91 cm/s,小于规范预警值,达到安全标准,工程减振措施取得了良好的效果。     

钢筋混凝土冷却塔爆破拆除控振措施研究

在采用控制爆破方法拆除高大建筑物工程中,不可避免会对周围建筑物和设备产生一定程度的振动影响,尤其是建筑物倒塌触地冲击振动的影响.分析了高大建筑物倒塌触地振动的理论计算方法,并提出了相应的控制倒塌触地振动的措施,且简单分析了这些控振措施的控振原理,最后在爆破拆除实践工程中对这些控振措施进行了现场测试检验,测试结果表明,提出的控振措施减振效果明显,实测振速值小于理论计算振速值(最大减振幅度可以达到60%).     

基于振动监测的水压爆破降振技术及其应用

为了探讨青岛地区隧道爆破开挖时地表振动特性及其变化规律,通过布设监测点全方位地监测爆破施工时隧道结构与周边环境的振动信息.分析获得的振动信息数据表明:常规爆破施工垂向出现大振速的可能性较大,对地层的压密作用最大;爆破引起的地表振动主频主要集中在20~70 Hz范围内;随着建筑物楼层的增高,三个矢量方向上的最大振速都有一定程度的增大趋势.研究适用于此类地层的水压爆破施工工艺,对降低工程费用、改善施工环境、提高炸药利用率、减弱爆破振速和减少对周围建筑物及居民的扰动起到显著效果,为类似工程提供经验参考.     

轻轨隧道下穿建筑物爆破震动试验研究

以重庆轨道交通环线体育公园站浅埋轻轨隧道工程为研究背景,进行了施工通道钻爆循环掘进下穿"两江春城"的爆破震动效应试验。在钻爆初期,通过监测参数计算出爆破振动衰减参数,并通过测量轻轨隧道下穿建筑物时,爆破引起的建筑物不同楼层处的振动速度波形,探讨建筑物的震动特性及爆破地震波传播和衰减规律。研究发现,其爆破振动衰减参数为=1.88,k=99.43;浅埋轻轨隧道钻爆掘进过程中,其垂直方向的爆破振速明显大于水平方向的,因此在研究爆破振动传播和衰减规律及其对建筑物振动的影响时,主要以垂直方向的爆破振速为依据;建筑物的爆破振速在底层随着楼层的增加而增大,中层随着楼层的增加而减小,顶层又随着楼层的增加而增大,而不是随楼层的增加而减小,即不满足传统萨道夫斯基衰减规律。同时测得轻轨隧道下穿建筑物后的爆破振速相比下穿前的,存在放大效应,其放大倍数约为1.32~1.69。     

高耸建筑物拆除爆破的安全分析及控制研究

以高耸建筑物拆除爆破的原理为基础,对建筑物拆除爆破中产生的爆破振动、塌落振动、爆破飞石、爆破空气冲击波和爆破噪音等爆破危害的发生机理和影响因素及影响范围进行了分析;并从建筑物拆除爆破中“人”的不安全行为、“物”的不安全状态和“环境”的不安全因素等方面探讨了建筑物拆除爆破中所存在的安全问题;结合一工程实例,分析了工程实例的安全爆破难度,并在此基础上,提出了相应有效的安全防护措施、安全控制措施和安全管理方法。该研究为类似高耸建筑物拆除爆破的安全施工和控制提供了有益的借鉴。     

浅埋超大断面隧道爆破施工引起的支护结构振动监测分析

浅埋超大断面隧道爆破施工时引起的洞内支护结构振动必须严格控制在规范容许范围内.以柳州市柳东新区某隧道项目先行洞爆破施工为背景,对洞内不同掌子面爆破施工时引起的洞内主要支护结构振动进行监测及理论分析.研究表明:双侧壁导坑法施工时,洞内初期支护部位振速远大于二衬砌施作完毕后的复合式衬砌部位振速;结合现场情况分别采用萨道夫斯...     

隧道爆破施工对既有管道影响的有限元分析

根据爆破施工方案,采用有限元分析软件MIDAS/GTS建立新建隧道和上方输气管道的三维数值模型,分析隧道爆破过程的动态时程,得到爆破过程中上方既有输气管道的振动速度、位移、应力等分布情况.数值结果表明:爆破施工过程引起输气管道最大振速为1.7cm/s,管道应力远小于材料屈服强度.按照该爆破方案施工,爆破施工对输气管道的安全影响处于可接受范围.     

爆破振动作用下邻近埋地混凝土管道动力响应特性

为保证埋地混凝土管道在爆破施工过程的安全性,采用现场监测和动力有限元数值模拟相结合的研究方法,对超浅埋地铁站通道爆破开挖邻近埋地混凝土管道的动力响应进行研究.通过建立管道拉应力峰值和振动速度峰值的函数关系,由最大拉应力强度理论得到管道的爆破控制振速.由管道不同断面最大振速与对应位置管道正上方地表振速之间关系,提出保证管道安全的地表爆破控制振速.结果表明:空管状态下,掌子面后方,管道断面底部和中部振速较为接近,顶部振速最小;掌子面前方,管道断面质点振速呈现出底部最大、中部次之、顶部最小的振动特征;沿着管道轴线方向,质点振速最大的位置出现在掌子面前方3 m管道断面底部位置.管道在空管和满水两种状态下质点振动特征基本一致,管道中水的存在能降低管道质点振速,最大降低幅度为7.3%.管道的爆破控制振速为10.84 cm/s,保证管道安全的地表爆破控制振速为4.53 cm/s.确定的爆破控制振速可以指导现场爆破施工.     

小净距交叉隧道爆破方案研究

新建隧道从既有铁路隧道上方穿过,形成空间立体交叉隧道,两隧道最小净距为1．365m．新建隧道在距交叉点10m以外采用方案一爆破施工,10133以内采用方案二爆破施工,同时对既有铁路隧道衬砌进行了振速监测,以期指导新建隧道的爆破施工．研究表明,这两种不同的爆破方案,有效地减弱了新建隧道爆破振动对既有铁路隧道的影响,在满足既有铁路隧道衬砌安全的情况下,新建隧道最终安全通过小净距段,且没有影响工期;同时,研究发现,径向振动速度最大,且频率较低,属易破坏方向．     

爆破振动监测在立体交叉隧道工程的应用

某市政隧道上跨既有高铁隧道,最小净距7.4 m,所穿越围岩为含泥质石灰岩,采用钻爆法进行开挖。为保证隧道安全高效穿越交叉段,进行了爆破振动监测,并依此对爆破方案进行动态调整。结果表明,爆破振动监测指导爆破方案动态调整的方法可以满足施工要求,在实践中可行。此外,对监测数据进行了统计,并从峰值振速和主震频率两方面进行了分析。     

硬岩地层地铁爆破施工诱发环境振动响应研究

硬岩地层中,对地铁基坑爆破施工所诱发的环境振动传播规律及有效振动控制措施的研究是降低地铁爆破施工对周围环境影响的重要基础。文章以济南轨道交通某拟建地铁车站隔振工程为研究对象,通过理论分析建立了爆破施工振动对周边建筑物影响安全距离计算模型,得出了硬岩地层爆破施工安全距离预测公式。同时,采用非线性有限元软件MIDAS(迈达斯)对隔振矩形空沟建立二维数值模型。对比文献实测及模型数据,校核有限元模型的有效性。通过分析不同工况模拟的隔振效果值,研究得出矩形隔振空沟尺寸对隔振效果的影响。结果表明：所推导的“硬岩地层爆破施工振动对周边建筑物影响的安全距离”计算模型,可对施工安全距离进行预测及估算,计算方法较为可靠。在硬岩地层,对爆破基坑工程进行隔振工程设计时,增加隔振沟深的隔振效果比增加沟宽更有效,对于一般构筑物,采用沟宽为0.5 m、沟深为2.5 m的矩形空沟比较经济合理。     

下穿隧道掘进爆破振动传播规律研究

为解决新建隧道近接下穿既有村庄爆破施工的安全难题,结合崇礼隧道下穿和平村建设项目,运用现场监测和信号分析的手段,研究爆破振动波在径向、切向和竖直向分别传播至地表的衰减规律。结果显示:爆破振动波传播规律受地质条件和测试方位的影响较大,三个方向的振动信号分别用萨道夫斯基公式进行回归分析,拟合效果良好,其中竖直方向振动信号拟合出的场地系数k值偏大,衰减系数α值偏小;利用FFT分析三向爆破振动信号频率分布广泛,主要集中在20～300Hz之间,无需考虑与地面建筑物共振情况;爆破振动信号传播至地表能量在垂直方向的低频部分比较集中,综合考虑峰值振速、频率、能量因素,竖直方向是爆破振动监测工作关注的重点。     

浇花峪隧道爆破底板振动规律试验研究

为了研究施工隧道内底板的爆破振动规律,基于兴延高速公路浇花峪隧道上台阶爆破掘进工程上台阶爆破,在距离掘进面不同位置处设置传感器,监测爆破振动速度。利用非线性回归分析方法对振速进行分析,分析结果表明得出掏槽孔振速大于辅助孔和周边孔;掏槽孔的垂向、水平径向和切向振速拟合K,α值均大于其他炮孔爆破时的相应分量,且垂向振速最大;同一类型作用炮孔的振速三分量的α值接近。分析了药量和距离对主频的影响规律,即随着装药量增加,爆破振动的高频成分相对丰富,频谱曲线波峰较少,主要集中在低频,其衰减也较快的结论。距离增加后,频谱曲线波峰减少,频率带宽变窄,主要集中在低频区域,各频谱曲线上的相对幅值峰值向低频靠拢。     

邻近既有建（构）筑物隧道爆破方案评价及优化方法

为降低隧道爆破对邻近结构的振动影响,提高隧道爆破质量,基于数值模拟和非线性模糊层次分析法（FAHP）提出邻近既有建（构）筑物隧道爆破方案评价及优化的新方法。借助Midas/GTS NX软件将爆破方案的等效爆破时程荷载作用于隧道的开挖轮廓并进行动力响应分析,结合建（构）筑物爆破振动安全判据对模拟监测点的振动影响进行评价和振动控制参数优化;运用非线性FAHP对满足振速控制标准的爆破参数进行合理性综合评价,并对影响评价结果的主要指标参数进行优化;根据符合各阶段合理性判据的爆破参数确定爆破方案。在工程应用中,经该方法优化后的方案较原方案单段最大药量减少了25%,测点峰值振速（PPV）降低了41.2%;方案实施后,现场监测结果与模拟结果的衰减趋势和峰值大小基本一致,且爆破效果符合光面爆破的相关技术要求,从而验证了该方法各阶段评定判据设立的合理性及方案评价和优化的可行性。     

爆破振动激励下的隧道洞口动力响应

对隧道洞口在爆破振动激励下的动力响应进行讨论.分析了隧道在爆破开挖下洞口边坡危险滑面的确定方法,建立了具有结构面的隧道洞口边坡在爆破振动激励下的动力响应计算模型;并在实际工程背景基础上针对爆破振动作用下的洞口边坡和支护结构的动力响应进行了分析计算.结果表明,爆破振动的强度、振动持续时间、隧道开挖距离、洞口边坡特征以及支护结构强度等因素均会影响到隧道洞口边坡的安全稳定性;在爆破振动持续时域内,洞口边坡安全稳定性系数会在一定范围内产生振荡,隧道支护结构上会产生附加爆破振动压力.     

地铁盾构施工引起邻近建筑物变形实测与数值模拟分析

地铁隧道盾构施工将对周边建筑物产生影响,甚至造成灾害.北京地铁10#线某标段穿越附近一栋居民住宅楼地基邻域,为了确保施工过程中建筑物的安全,需要对该建筑物进行变形监测和数值分析与评价.为此,在详细研究该区工程地质条件和地铁设计参数的基础上,采用FLAC3D工程分析软件,结合现场监测研究了该区段盾构施工对邻近建筑物带来的影响与相应的变形特征.研究表明,数值模拟结果和监测数据比较接近,在本研究区域盾构施工对该类壁板式邻近建筑物影响较小,可以保证安全施工.     

大断面铁路交叉隧道爆破动力响应研究

依托新建京张草帽山隧道小净距下穿既有铁路隧道工程,基于有限差分法建立三维仿真模型,对大断面铁路交叉隧道爆破荷载作用下既有隧道衬砌振速分布规律及位移特征开展研究.数值计算结果表明:既有隧道衬砌振速自交叉点断面沿隧道轴向逐渐衰减,监测断面与交叉点断面距离超过0.5D时振速衰减速率显著加快,随着监测断面与交叉点断面距离的继续增加,衰减速率逐渐放缓;随着掌子面向交叉点推进,交叉断面衬砌振速最大点逐渐从边墙转移到隧底,同时迎爆侧与背爆侧振速相差倍数不断扩大.基于现场振动监测数据,研究交叉隧道爆破振动频谱特征,发现爆破振动频率主要分布于10～110 Hz的中低频段,在10～30Hz、40～80Hz范围内能量较为集中.