新建隧道爆破对既有隧道人员心理影响测试与分析

肖清华, 韩翔宇, 叶建龙, 姜正晖, 俞　涛, 杜飞天

(1. 西南交通大学, 四川成都 610031； 2. 浙江省交通规划设计研究院, 浙江杭州 310058)



新建隧道爆破对既有隧道人员心理影响测试与分析

肖清华1, 韩翔宇1, 叶建龙2, 姜正晖2, 俞涛2, 杜飞天2

(1. 西南交通大学, 四川成都 610031； 2. 浙江省交通规划设计研究院, 浙江杭州 310058)

【摘要】以新岭隧道拓宽工程爆破开挖为背景，运用现场监测等方法，分析新建隧道爆破施工对既有运营隧道驾乘人员的影响，确保既有隧道运营的安全性，并对新建隧道爆破方案进行优化。结果表明：新建隧道爆破施工控制标准应考虑爆破对驾乘人员的心理影响；高龄驾乘人员更容易受到爆破施工的影响； 随着单段药量的增加，爆破施工对驾乘人员的影响亦随之增大。

【关键词】爆破工程；心理影响；爆破振动；驾乘人员；测试

近年来，随着交通量的逐年递增，高速公路将不能适应近期及未来的经济建设和交通运营实际需要，对既有道路进行拓宽已势在必行。在既有老隧道两侧修建新隧道也将是隧道段最常选用的方案之一[1]。研究结果表明，大部分人能够感觉低到0.115～0.130mm/s的连续振动。对全身振动而言，在一定条件下，振动可引起人的主观感觉，当振动强度大到一定程度时，振动可引起人的不良感觉，进而可对人体产生较大的心里影响和生理影响，直至危害人体健康。一般说来，爆破震动不至于危害到人的身体健康，但从广义的环境保护方面讲，当振动强度过大时，驾乘人员的安全就会受到严重的威胁。由于新、老隧道间距离较小，老隧道在施工期间也将会保持营运状态，新隧道的开挖施工将不可避免地对老隧道的营运舒适产生极大影响，从而影响家驾乘人员驾驶。因此，有必要对新岭隧道施工过程中爆破振动作用下老隧道的驾乘人员的舒适度进行现场实时监控，及时反馈，以期对现场施工方案及时调整，达到保障既有隧道营运安全的目的，同时通过对现场老隧道运营条件下监测数据的分析形成的成果对类似工程将起到重要的参考价值。

1工程概况

新建新岭隧道左、右线提前与老路右幅分离，设三车道隧道穿越新岭，由四车道渐变为五车道，出隧道后至终点与直埠枢纽对应均为五车道。左洞进口新老隧道间净距约28m，右洞进口新老隧道净距约23m，明暗洞分界处净距约23m(图1)。

图1　新老隧道平面相对位置

由于新建隧道在开挖过程中的爆破振动及冲击波噪声对既有隧道汽车通行具有极大影响，特别是对司乘人员的心理及操作造成不良影响。为此，除了要测试出新建隧道爆破振动在衰减至老隧道位置后的振动强度外，还应测试出司乘人员特别是驾驶人员对振动的心理及操作影响，以此作为后续交通运营控制方法及标准，并为提出新建隧道爆破控制技术方案奠定基础。

2测试仪器及测点布置

针对驾驶过程中驾驶员的心理生理反应与交通安全的关系研究，目前主要有对车辆转向操纵过程中驾驶员的心理生理反应进行分析与测试，应用心率、血压这两个生理指标定量研究驾驶员心理生理反应。

为了从驾驶员心理生理角度定量研究爆破施工给驾驶员所带来的影响，应以足够的试验数据为基础。本项研究使用全顺中型客车和便携式心电测试仪在新岭既有隧道进行了实车试验。

2.1监测仪器及原理

血压是指血管内的血液对于单位面积血管壁的侧压力，也即压强。也就是说血管内血液的静压就是血压。 人体的血压是随时间周期变化的，收缩压是指血压的最大值，舒张压是指血压的最小值，血压计所要测量的量就是收缩压和舒张压。

电子式血压计是由测量部分、气泵部分、主控部分、显示部分、电源等部分组成。电子式血压计是根据水银式血压计工作原理设计程序,以压力传感器为主要的检测器件,按照设计的程序进行充气、放气、检测,以达到控制、分析、计数和数字显示结果,所测量的结果和精度与水银柱式血压计相同。电子式血压计所显示的结果是数字值,而不是水银柱式血压计或气压表式血压计显示的模拟值,这样就大大减少了用水银柱式血压计或气压表式血压计在测量时人在视角上的读数误差,以及人在听力上的误差等,要比水银柱式或气压表式血压计的准确度高。

2.2测点布置

考虑到爆破振动和噪声的传播规律，在对既有隧道驾乘人员进行测试时，选取爆破掌子面对应既有新岭隧道断面和既有隧道洞口进行监测两测点布置情况如图2所示。

图2　电子血压计测试位置布设

3测试参数分析

3.1不同振动强度对驾驶人员的影响

3.1.1测试条件

在测试车辆、驾驶人员、行驶速度不变的条件下，固定测试位置，通过改变新建隧道掌子面爆破单段最大药量的大小，进而改变既有隧道振动强度。

3.1.2测点位置及数据采集

(1) 测点：隧道进口位置。

(2) 测试参数：①心率；②血压；③测试人员的感受。

(3) 测试结果记录。

3.2不同位置对驾驶人员的影响

3.2.1测试条件

在测试车辆、驾驶人员、行驶速度不变的条件下，控制新建隧道掌子面爆破单段最大药量的大小保持不变，分别在不同的测点位置进行测试。

3.2.2测点位置及数据采集

(1) 测点：隧道进口、隧道中段。

(2) 测试参数：①心率；②血压；③测试人员的感受。

(3) 测试结果记录。

4测试结果及其分析

2014年9月17日至2014年9月26日，在既有隧道右洞进行测试，通过记录新建隧道爆破振动前后测试人员的心理变化，来反映新建隧道爆破振动对既有隧道驾乘人员的心理影响，详细测试结果见表1。

表1　爆破施工对驾乘人员影响心理测试结果

注：1.被测试人员甲：韩某(23岁)，乙：郭某(23岁)，丙：廖某(50岁)。

2.驾乘人员对爆破振动感受等级包括：弱、较弱、强、很强、非常强。

通过表1可知:(1)由第一组和第四组数据比较得知，单段最大药量增加50%，心率变化量平均增加5次/min，收缩压和舒张压略有增加。(2)由第三组和第五组数据得知，测试位置由隧道中段变至隧道进口，心率变化量平均增加4次/min，收缩压和舒张压略有增加。(3)由第二组数据和第四组数据得知，测试人员丙(50岁)心率变化量比测试人员甲(23岁)和测试人员乙(23岁)大2次/min。

5结论

(1)随着单段最大药量的增加，振动对于驾乘人员的影响随之增大，故新建隧道爆破施工时控制振动对行车影响的有效措施是控制单段最大药量。

(2)由于测试现场为既有运营隧道，在隧道中由于车辆产生的噪音对测试结果产生影响，所以在研究新建隧道爆破对既有隧道运营的影响时，应考虑隧道内的噪音因素。

(3)驾乘人员在既有隧道洞口位置对振动的感应明显强于洞内，爆破施工时要在洞空口前200m做出警示。

(4)高龄人员对于爆破感应更加明显，故在爆破施工时要对高龄驾乘人员做出提示。

(5)鉴于爆破振动对于驾乘人员造成的影响，新建隧道施工爆破对既有隧道振动控制标准要考虑爆破振动对驾乘人员的心理影响。

参考文献

[1]王春梅.小间距隧道爆破对既有隧道振动影响分析[J]. 爆破,2013，30 (2): 84-89.

[2]阳生权.小线间距施工隧道爆破地震影响下既有隧道围岩线性动力分析[J]. 工程爆破,1998，4: (1) 1-6.

[3]汪旭光，于亚伦，刘殿中. 爆破安全规程实施手册[M]. 人民交通出版社，2004.

[4]汪旭光，爆破设计与施工[M]. 北京：冶金工业出版社，2014.

[5]顾毅成，爆破工程施工与安全[M]. 北京：冶金工业出版社，2014.

三个问题解说引力波什么是引力波

引力波是在空间一时间组织中发生的微小波动。设想一下，宇宙如同一张蹦床。如果我们向宇宙中丢入一根羽毛，什么也不会发生。但是如果我们丢入一个篮球，这个组织就会在重量之下发生弯曲变形，而且篮球越大，变形的幅度也就越大。用爱因斯坦的广义相对论说，由于物质的存在，空间和时间会发生弯曲。但是，这种波动和变形并非永远留在物体附近，而是有可能通过宇宙向外传播，就像地震产生的地震波。这就是引力波。不同于地震波的是，引力波可以以光速在空荡荡的空间中旅行穿梭。

为什么发现引力波如此重要

100年前，爱因斯坦的广义想对论预言了引力波的存在，但同时认为引力波本身十分微弱，因此几乎不可能被发现。从那时起，全世界的科学家都在试图与引力波来

一场“不期而遇”。发现引力波有助于探测到宇宙中发生的爆炸性大事件，比如黑洞融合、中子星事件、超新星爆炸，甚至是138亿年前导致宇宙诞生的大爆炸。此外，引力波的出现有可能促使天文学进入新的时代，它携带着不同于光和电磁辐射等方式传递过来的有关遥远天体的信息。

什么引发了引力波

引力波是由运动中的物质创造的。但是，引力是四种基本相互作用中最弱的，因此它产生的波动极其微弱。物理学家认为，其振幅之小至多相当于一个质子直径的千分之一。如此小力量的波动只能由处在高速运动中的庞大体系来引发，比如处在轨道上的即将合二为一的两个黑洞。由于这样的体系十分罕见，与我们的距离要以光年计算，所以对引力波的搜寻一直瞄准的是来自宇宙深处的能量最强大的天体系统所产生的微小影响。

2016年2月开始实施的工程建设标准标准名称(标准编号)国标

种植塑料大棚工程技术规范(GB/T51057-2015)

工业建筑供暖通风与空气调节设计规范(GB50019-2015)

岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范(GB50086-2015)

露天金属矿施工组织设计规范(GB/T51111-2015)

洁净厂房施工及质量验收规范(GB51110-2015)

氨纶设备工程安装与质量验收规范(GB/T51109-2015)

针织工厂设计规范(GB51112-2015)

纤维增强硅酸钙板工厂设计规范(GB51107-2015)

火力发电厂节能设计规范(GB/T51106-2015)

尾矿库在线安全监测系统工程技术规范(GB51108-2015)

行标

博物馆建筑设计规范(JGJ66-2015)

建筑反射隔热涂料应用技术规程(JGJ/T359-2015)

国家重点公园评价标准(CJJ/T234-2015)

[作者简介]肖清华(1969～)，男，博士，副教授。

【中图分类号】U455.6

【文献标志码】B

[定稿日期]2016-03-12