隧道爆破施工对邻近建筑物的影响与监控分析

李冬林 孙正财

摘要 爆破技术是隧道施工中常用的施工方法，但其施工过程中会产生震动、噪音和振动等影响因素，可能对邻近建筑物造成不利影响。文章分析了隧道爆破施工对邻近建筑物的影响和隧道爆破施工监控技术，并结合项目实践，详细阐述了隧道爆破施工对邻近下穿公路和天然气管道的影响及监控保护措施，旨在为隧道工程爆破施工中对邻近建筑物的影响和控制方案提供参考借鉴，以期为相关工程提供参考。

关键词 隧道爆破；施工技术；邻近建筑物；监控分析

中图分类号 U231.3 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2024）04-0067-04

0 引言

隧道爆破施工是隧道建设中的重要环节，然而，隧道爆破施工产生的振动、冲击波等对邻近建筑物的影响不容忽视，这种影响可能导致建筑物的结构破坏、墙体开裂、地基沉降等问题，严重时甚至可能引发安全事故。因此，研究隧道爆破施工对邻近建筑物的影响，并采取有效的监控措施，对于确保隧道施工的安全性和邻近建筑物的稳定性具有重要意义。

目前，国内外学者已经对隧道爆破施工对邻近建筑物的影响进行了广泛研究。研究内容包括振动监测技术、数值模拟分析、实地调查与修复方案等方面。然而，由于隧道施工环境的复杂性和建筑物结构的多样性，隧道爆破施工对邻近建筑物的影响仍存在许多不确定性。因此，该文旨在探讨隧道爆破施工对邻近建筑物的影响，并提出相应的监控措施，为确保隧道施工的安全性和邻近建筑物的稳定性提供实践指导。

1 隧道爆破施工对邻近建筑物的影响

隧道爆破施工对邻近建筑物的影响主要表现在以下几个方面^[1]：

1.1 爆破振动和噪音对建筑物的影响

隧道爆破会产生巨大的震动和噪音，爆破振动通过地基传递给建筑物，可能引起邻近建筑物的共振，导致结构破坏、设备故障等问题。这种影响的大小取决于多种因素，如炸药量、爆破方法、地质条件等。如果爆破振动过大，可能会导致建筑物结构失稳或开裂，从而对建筑物的安全造成威胁。因此，在施工前需要进行详细的监测，包括地震波测试和监测噪声水平等指标，以确保不会对周边环境产生过大的影响。

1.2 空气冲击波对建筑物的影响

隧道爆破施工会产生空气冲击波，这种波可以对建筑物产生一定的压力和冲击作用，从而导致建筑物的损坏。特别是在建筑物结构薄弱或存在缺陷的情况下，空气冲击波的影响会更加明显。

1.3 个别飞散物对建筑物的影响

冲击波也是隧道爆破施工对邻近建筑物造成影响的重要因素。冲击波具有高压、高速和高能量的特点，可能对建筑物的墙体、窗户和屋顶等造成破坏。特别是对于距离爆源较近的建筑物，冲击波的影响更为显著。隧道爆破施工会产生个别飞散物，如石块、尘土等。这些飞散物可能会直接撞击建筑物，从而导致建筑物的损坏。

1.4 土石方塌方对建筑物的影响

隧道爆破施工还可能导致地表沉降，对邻近建筑物造成影响。地表沉降会导致建筑物的地基失稳，引发墙体开裂、结构变形等问题。隧道的开挖可能会导致土石方的坍塌，从而威胁到周围建筑物的安全。在进行爆破作业时，需要采取有效的措施来防止或减轻这种风险，如采用合适的支护结构和防塌技术等。同时，在施工过程中要进行实时监测和预警，及时发现并处理可能出现的危险情况。

综上所述，隧道爆破施工对邻近建筑物的影响具有多样性和复杂性。为了确保隧道施工的安全性和邻近建筑物的稳定性，必须对隧道爆破施工进行严格的监控和管理。同时，还应采取有效的隔振、隔爆和加固措施，降低隧道爆破施工对邻近建筑物的影响。

2 隧道爆破施工监控技术

为了确保隧道施工的安全性和邻近建筑物的稳定性，需要对隧道爆破施工进行严格的监控和管理。隧道爆破施工监控技术，包括爆破振动监控技术、冲击波监控技术和地表沉降监控技术等方面。具体内容如下^[2-3]：

（1）爆破振动监控技术是隧道爆破施工监控的重要手段之一。通过在爆源和邻近建筑物上设置测振点，监测爆破振动的大小、方向和频率等参数，从而评估爆破振动对邻近建筑物的影响。测振仪通常采用加速度计或速度计等传感器，能够实时监测并记录爆破振动的数据。通过对监测数据的分析，可以及时发现潜在的安全隐患，并采取相应的措施进行防范和应对。

（2）冲击波监控技术也是隧道爆破施工监控的重要手段之一。冲击波的传播速度较快，因此需要在爆源附近设置测压点，监测冲击波的压力峰值和到达时间等参数。冲击波监测通常采用压力传感器或压电传感器等设备，能够实时监测并记录冲击波的压力峰值和到达时间等数据。通过对监测数据的分析，可以评估冲击波对邻近建筑物的影响，并采取相应的措施进行防范和应对。

（3）地表沉降监控技术也是隧道爆破施工监控的重要手段之一。地表沉降可能会导致邻近建筑物的地基失稳，引发墙体开裂、结构变形等问题。因此，需要在邻近建筑物和隧道周边设置沉降观测点，定期观测地表沉降的变化情况。沉降观测通常采用水准仪或全站仪等设备，能够实时监测并记录地表沉降的数據。通过对监测数据的分析，可以及时发现潜在的安全隐患，并采取相应的措施进行防范和应对。

综上所述，隧道爆破施工监控技术是确保隧道施工的安全性和邻近建筑物的稳定性的重要手段之一。通过采用不同的监控技术手段，可以实现对隧道爆破施工的全方位监控和管理，及时发现潜在的安全隐患并采取相应的措施进行防范和应对。

3 实例分析

3.1 工程概况

国道212线广元南山隧道工程起点位于南环路（G212线）碑坪子，与国道212线既有道路顺接，止点位于万源21#公路3段，全线长约6.856 km。该项目包含南山隧道1座，为双洞分离式隧道，左线起讫桩号为K23+070～K25+995，长2 925 m；右线起讫桩号为YK23+063～YK25+989.3，长2 926.3 m。左洞最大埋深342.6 m，右洞最大埋深345.5 m。

3.2 隧道爆破施工对邻近建筑物的影响分析

3.2.1 对下穿万龙路结构物影响分析

隧道洞口下穿万龙路，埋深为：左线洞顶开挖线至万龙路路面垂直距离11.6 m，右线洞顶开挖线至万龙路路面垂直距离14.1 m。隧道下穿万龙路，施工过程中对围岩的扰动可能会引起地面沉降，同时路面的车辆荷载也对围岩造成影响，从而导致路面塌陷，进一步造成了过往车辆和行人的安全隐患。具体位置关系如图1所示。

3.2.2 对洞口上方天然气管道影响分析

隧道洞口上埋设有天然气管道，管道距右线洞顶开挖线垂直距离12 m，距左线洞顶开挖线垂直距离10 m。施工过程中，围岩的沉降会引起管道的沉降，并对管道施加拉力，可能造成管道变形或破损，从而导致天然气泄漏。具体位置关系如图2～3所示。

3.3 监控方案与实施

3.3.1 万龙路监控及保护实施方案

该段落围岩风化程度较大，稳定性较差，且万龙路两侧分布的素填土厚度变化较大，层位稳定性差，承载力低，分布的填筑土呈稍密状，受分层碾压作用，进行碾压夯实，物理力学性质较好。总体来说，该工点特殊性岩土（素填土、填筑土）对隧道影响较小，但浅埋段应注意施工手段，防止地表土体塌方、冒顶。根据现场实际情况以及爆破安全计算，隧道爆破施工对万龙路无影响，但為确保施工安全，对下穿万龙路段的支护进行加强。具体保护实施方案如下：

（1）增强支护参数：

1）Z5a衬砌原设计参数。①初期支护参数为，Φ22药卷锚杆：环向间距1 m/根，纵向间距0.6 m/根；Φ8钢筋网：双层，网格20 cm×20 cm；I22b工字钢：纵向0.6 m/榀；C25喷混凝土：厚28 cm。②超前支护参数为Φ108大管棚，长度40 m。

2）增强后设计参数。①初期支护，Φ22药卷锚杆：环向间距1 m/根，纵向间距0.5 m/根；Φ8钢筋网：双层，网格20 cm×20 cm；I22b工字钢：纵向0.5 m/榀；C25喷混凝土：厚28 cm。②除洞口段设Φ108大管棚外，下穿段增设Φ76中管棚。

3）仰拱和二衬及早施作，确保衬砌尽早封闭成环，提高支护能力。

4）下穿万龙路时，先右洞开挖过万龙路并初支封闭成环，再施作左洞开挖。

（2）万龙路下挡墙保护。隧道洞口左洞左侧有一处万龙路的挡墙，为保证万龙路安全运行，特在此处设置一段挡土墙以保护万龙路下挡墙防止其滑移。挡墙设计示意图如图4所示。

3.3.2 天然气管道监控及保护实施方案

洞顶上方天然气管道属白广线，起于广元市旺苍县白水镇的白水清管站，止于广元市利州区盘龙镇的广元末站。管道材质为Φ273×7.1L360NB无缝钢管，采用三层PE加强级防腐外加强制电流阴极保护。管道设计压力为5.5 MPa，运行压力为3～3.5 MPa，通气量为55×10⁴m³/d。隧道开挖过程中，因开挖引起的拱顶沉降会导致洞顶埋置的管道变形。同时若采用爆破开挖，则爆破产生的振动可能导致管道破损。该方案设计的基本原则是原位保护，即管道不迁移。同时，为保证隧道开挖的沉降不会对管道引起破损泄漏等危险情况，拟采用以下措施：

（1）洞口下穿天然气管道段采用机械开挖，禁止使用爆破，以消除爆破产生的振动对管道变形的影响。

（2）加强监控量测，根据天然气公司工作人员采用管道探测仪确定的管道路线走向，在管道通过隧道的两侧开挖线、洞顶共三个位置设置沉降观测点。在施工前，先设置好观测点，并记录其初始数据，在施工过程中，每天观测沉降情况，并做好记录，发现异常立即停工并上报处理。具体如图5所示。

（3）坚持“管超前、严注浆、短进尺、强支护、紧封闭、勤量测”的原则。在施工过程中，严格按照设计图纸做好超前支护，开挖不能大于一榀钢架，开挖完成后立即施作初支，保证洞身稳定。

4 隧道爆破施工对邻近建筑物的影响控制建议

隧道爆破施工对邻近建筑物的影响具有多样性和复杂性，包括振动、冲击波、地表沉降和结构安全性等方面。结合前述的分析，隧道爆破施工对邻近建筑物的影响控制建议如下^[4-5]：

（1）在进行隧道爆破施工前，应对周围环境和建筑物进行详细的调查和分析，评估其对隧道施工的影响程度。同时，应制定相应的监控方案和措施，确保隧道施工的安全性和邻近建筑物的稳定性。

（2）在进行隧道爆破施工过程中，应加强对爆源和邻近建筑物的监测和控制，及时发现潜在的安全隐患并采取相应的措施进行防范和应对。同时，应加强对地表沉降的观测和控制，避免因地表沉降导致邻近建筑物的结构破坏和墙体开裂等问题。

（3）在进行隧道爆破施工后，应对周围环境和建筑物进行详细的检查和评估，确保其结构安全性和稳定性。对于发现的问题，应及时采取相应的措施进行修复和处理，避免因隧道施工导致邻近建筑物的安全隐患和事故发生。

（4）在未来研究中，应进一步深入探讨隧道爆破施工对邻近建筑物的影响机制和控制方法。同时，应加强新技术和新方法的研究和应用，提高隧道爆破施工的效率和安全性。

5 结语

隧道爆破施工对邻近建筑物的影响是一个复杂而重要的问题。通过监控隧道爆破施工对邻近建筑物的影响分析，可以及时评估影响程度，采取必要的措施保护建筑物的安全。因此，在隧道工程施工中应加强对邻近建筑物的监控和分析工作，确保施工安全和保护建筑物的完整性。

参考文献

[1]齐宏伟， 雷颖. 公路爆破施工对邻近既有建筑物稳定性影响分析[J]. 公路交通科技（应用技术版）， 2016（7）： 260-261.

[2]倪博炜. 万兴路隧道爆破施工对临近建筑物影响研究[D]. 重庆：重庆交通大学， 2018.

[3]周春锋. 城市浅埋隧道开挖减震控制爆破技术[J]. 工程爆破， 2001（1）： 57-61+53.

[4]赵俊. 杨家隧道爆破施工对临近建筑物的影响研究[D]. 成都：西南交通大学， 2023.

[5]瞿东明， 邬林宏， 张晓峰， 等. 恩贡山隧道爆破震害对地面建筑影响的安全评价[J]. 湖南大学学报（自然科学版）， 2018（S1）： 133-137.

收稿日期：2023-12-13

作者简介：李冬林（1986—），男，本科，工程师，从事工程管理相关工作。

通信作者：孙正财（1990—），男，硕士研究生，工程师，从事施工技术管理工作。