四川交博环境检测有限公司 四川成都
摘要：铁路作为国家的交通命脉，发挥着重要的作用，当前高速铁路已成为建设交通强国的重要组成部分，而在新线规划时，往往与既有铁路线路密不可分，新建隧道时常伴随着既有铁路隧道，这就对新隧道施工提出来更高的标准。
关键词：既有隧道；安全允许值；振动速度峰值
Abstract：As the national transportation lifeline，the railway plays an important role.At present，the high-speed railway has become an important part of the construction of a powerful transportation country.When planning a new line，it is often inseparable from the existing railway line.The new tunnel is often accompanied by the existing railway tunnel，which puts forward a higher standard for the construction of the new tunnel.
Key word：Existing tunnel Safety allowance Peak value of vibration speed
1.安全允许值
现阶段，隧道施工依旧使用传统的爆破[]方式，为防止爆破振动过大对既有隧道结构造成不良影响，铁路行业对既有隧道爆破振动监测提出了明确的要求：铁路隧道爆破振动安全允许值[]应选择迎爆侧拱墙至爆源最近的振动速度峰值[]为基准。
.png)
图1：既有隧道爆破监测点与新建隧道爆破位置关系
对于既有隧道的爆破振动监测，《铁路工程爆破振动安全技术规范》中提出，对既有隧道的安全允许值可按下表选取。
表1：既有隧道爆破振动安全允许值
.png)
当既有隧道地质条件较好时，可参照上表选取；隧道的衬砌结构随年限增加会逐渐疲劳、腐蚀，从而降低结构的强度，参考百年历史的八达岭铁路隧道抗震指标，推断隧道服务年限每增加 10 年，爆破振动允许值应降低 8%；若既有隧道有缺陷和病害时，其爆破振动速度允许值应进行论证。
2.设备选择
在实际监测过程中，既有隧道往往处于复杂的环境中，交通不便、人员通行受阻等现象层出不穷，有的铁路隧道甚至连通信也存在问题，而既有铁路隧道在通车后都是封闭运行的，给监测工作带来了不少的麻烦，一直以来监测成本居高不下。
.png)
图2 L20-N型爆破测振仪
传统的爆破监测仪在爆破结束后要进入隧道仪器位置处导出数据，在通过软件对数据进行处理分析，受铁路运营方的监管限制，导致数据处理不及时，分析结果往往不能实时反馈到各方，对爆破施工的建议及爆破参数优化[]不能起到实质性作用；因此传统的爆破测振仪不能胜任既有隧道的爆破监测工作。而在《爆破振动监测技术规范》中也明确提出：爆破监测仪应具有现场显示和实时远程传输[]实测物理量数据的功能。
L20-N爆破测振仪，是一款操作简单的传统测振仪，能够很好的胜任各类常规的爆破振动测试任务；也是一款功能丰富的网络测振仪，能够独立的实现爆破振动互联网远程访问监测，更是一款贴合使用需求的专用测振仪，可针对用户测试和办公需求进行个性化定制。是仪器依法取得制造计量器具许可证且通过省质监部门的认证，符合国家《爆破安全规程》相关技术参数。
L20-N爆破测振仪是真正意义上实现远程自动化监测的设备，当爆破振动信号传来时，系统会自动记录和存储整个动态波形，并通过网络将记录到的数据文件上传至服务器，仪器自带定时开关机功能，可根据项目需要随意设置；监测人员只需登录客户端就能实时查看数据和波形，还可通过软件对数据进行分析处理和报告编写；该仪器还具有报警功能，可设置3个手机号码，当爆破振动达到预警值时，仪器会自动将振速信息以短信的形式发送至手机，让用户实时掌控爆破施工。
.png)
图3 L20-N爆破测振仪工作原理图
性能参数
通 道：3个通道，振动速度传感器
量 程：0.001～35cm/s
分辨率：0.0001cm/s
精 度：±2%
频响范围：2～450Hz
A/D精度：0.21um（24Bit）
时间精度：0.01ms（100k sps）
记录模式：手动、单次、循环、抽样、抽样+
振动触阀：0cm/s～3.5cm/s
记录时长：1s～99s，1秒步幅连续可设
负 延 时：0 s～0.25s，连续可设
存储能力：时长为4s的文件10240个
显 示：3.5寸LCD屏，特征值、波形图显示
电 池：7.4V（10.4Ah）锂电池，连续工作3天
按 键：8个触控按键
输出接口：USB2.0接口和Rj45网口
使用环境：-30~75 ℃，90 ％ RH
3.宏观调查
在正式爆破作业前，应对既有隧道做全面宏观调查[]，在调查时重点关注隧道现阶段情况，建立专项档案，对局部开裂等情况重点标记出来，并用裂缝仪测量其长度、宽度及深度，位置应记录清楚，必要时可采用录像方式保存到电脑中，在正式爆破时，利用天窗点时间对这些部位进行检查，观察其变化情况，查看是否存在安全隐患，敏感段落还应采取视频监控，对周边范围实时监控，宏观调查应在爆破作业前完成。
4.测点布设
不管新建隧道与既有隧道的位置关系如何，都应在距离爆源最近的迎爆侧拱墙安装监测点，并以此作为爆破振动的控制基点[]；然而在实际监测过程中，一方面要考虑既有隧道通行不便带来的影响，又要保证爆破监测的准确性，显然，一台爆破检测仪是不能满足现场测试需求。
另一方面在爆破监测的同时，需随时掌握爆源与监测点的地形、地质条件有关的系数Κ和衰减指数α，用于优化爆破施工参数和预判振动传递至一定距离时的大小，《爆破振动监测技术规范》规定：当需要了解和掌握爆破振动传播衰减规律时，监测点应布置在具有代表性的重点监测断面上，同次监测点不应少于 5 个，因此，在既有隧道及同类项目工程爆破监测时，应同时布置5～6个监测点，可满足爆破参数优化的需求，还减少了人员进入隧道的频次。
.png)
图4 既有隧道爆破振动监测仪器配置图
仪器安装的间距应通过计算或相关部门要求确定，在条件允许时，可一次性在监测范围内将爆破测振仪全部安装上，这样可预判更远距离的爆破振动传播情况，为爆破参数优化创造更好的条件。
5.仪器安装
爆破测振仪主要由主机和传感器组成，传感器用来收集振动信号，在爆破监测时，传感器应与二衬紧贴在一体；既有隧道通常在运行几年后，二衬表面往往会附着一层尘土和杂质，导致表面凹凸不平，因此，在传感器安装时，应先将传感器与二衬接触面打磨平顺，然后用夹具将传感器固定在已选定的测点位置处，传感器X轴指向爆源[]。
.png)
图5 隧道衬砌传感器安装
主机应放在专门的防护箱内，防护箱要固定在二衬上；若既有隧道内无网络信号，应在洞外通过4G路由器将网络引入隧道，在没有电源的情况下，应在隧道外将电源接入隧道，所有的管线安装和仪器安装应符合既有铁路隧道施工的相关规程。
6.案例一
瓦日铁路南吕梁山隧道穿越石膏角砾状泥灰岩和膏溶角砾岩，岩石强度低，属于软岩、极软岩，岩层风化后土质不均，局部压缩性高，膏溶角砾岩含有较多的黏土侵水矿物，受此影响，二衬大面积被腐蚀，现阶段需开挖一条与隧道平行辅助通道直达病害区域，在辅助通道施工期间，需对既有隧道进行爆破监测。
.png)
图6 既有隧道仪器安装
因整个隧道地质条件不佳，多数二衬段被腐蚀，在施工前，业主部门组织召开专家会议，最终将本项目的爆破振动安全允许值控制在4cm/s；以断面控制基准点为起点，沿爆破施工方向每间隔30m安装一台爆破测振仪，每个断面布置6台爆破测振仪，爆破测振仪安装在应爆侧拱墙上，距离地面1.6m。
.png)
图7：南吕梁山隧道爆破监测测点布置图
当爆破施工至最后一台仪器对应里程位置时，以此点为起点，利用天窗点时间将前面的仪器按上述方法摞动至测点位置处。
7.结束语
爆破振动监测是保证既有隧道安全运营的重要监测手段，应引起高度重视；标准中给出的安全允许值，可根据现场踏勘判断其结构类型和状态以及爆破频次等综合条件选取，结构状态差、爆破频次多时允许爆破振动速度应选小值，反之选大值。
爆破监测仪要选用能同时测试水平径向，水平切向，垂直方向的质点振动速度，类似项目应选用网络测振仪，既能减少人员成本的投入，又能安全高效的开展监测工作，实时掌握爆破相关情况，为优化爆破施工参数做准备。
参考文献：
[1] 陈建平，高文学，张钦喜.爆破工程地质灾害及其防治[J].中国地质灾害与防治学报.2005（03）
[2] 齐国军.岩巷爆破参数的优化设计[J].山西冶金，2020，43（01）：45-46+60.
[3] 叶海旺；袁尔君；雷涛；龙梅.基于量纲分析的爆破振动质点峰值速度预测公式. 金属矿山.2019（05）
[4] 周磊.台阶爆破效果评价及爆破参数优化研究[D].武汉理工大学，2012.
[5] 卢梦侨.网络文件远程传输系统的设计与开发[D].西安石油大学，2011.
[6] 唐超，朱明.抓好地震宏观调查的几个主要环节[J].地震学刊，1994（02）：65-67+55.
[7] 王建华，刘明辉.GPS控制网约束平差基点的选择[J].华北水利水电学院学报，2011，32（01）：100-103.
[8] 韩鑫，王军，王延雨，叶飞.基于振动监测的隧道爆破爆源减震措施研究[J].公路交通科技（应用技术版），2019，15（04）：235-237.