隧道爆破开挖对周围民房损伤的调查与分析

改造者:王 彬 吴驰骋 顾 欣

隧道爆破开挖对周围民房损伤的调查与分析

改造者:王 彬 吴驰骋 顾 欣

目前，因爆破振动致使民房破坏引起的纠纷越来越多，是爆破工程面临的一大难题。本文结合渝黔铁路10标三分部隧道爆破开挖项目，介绍安全评估的调查内容与分析方法。现场调查分析了房屋产生破裂的原因及其与爆破振动的关系，通过现场实测数据的分析得到符合现场地质地形条件的K、α值，通过对爆破施工现场的分析，得到了最大段起爆药量。根据这些参数计算确定了隧道爆破对周围民房的影响范围，结果较为科学、公正。可为类似工程提供参考。

在爆破作业施工中，炸药爆炸释放能量，这些能量大部分用以破碎岩石，达到工程的目的，但也有少量能量以爆破地震波、爆破飞石及空气冲击波等形式对周围环境形成危害，其中爆破振动是最主要的危害，也是爆区周围群众反映最多的问题。

新建重庆至贵阳铁路站前工程YQZQ-10标段（简称:渝黔铁路10标）三分部施工区段爆破开挖项目在爆破施工过程中，位于爆破区域周边居民反映爆破振动造成房屋受损，并由此向政府部门投诉寻求处理。为妥善解决这一纠纷，我公司受相关部门委托，对该工程产生的爆破振动造成周边房屋受损影响范围进行评估认定。

工程概况

渝黔铁路10标施工区段位于贵阳市息烽县境内，起讫里程为DK262+030～DK271+984.5，起始段横跨乌江，经乌江镇，终于养龙司镇幸福村，正线长度9.955公里。在该区段涉及隧道爆破作业的部位有10条隧道，总长3406m。爆破作业于2014年2月初经审批同意正式开始实施。

该区域属中低山侵蚀、剖蚀、溶蚀山地地貌，地貌形态多为山峦、斜坡，植被发育，施工区域路基部分是山坡地形，隧道和桥基施工是在山体和沟谷底，使两侧民房基本处于上方。沿线地层除泥盆系、白垩系外，自第四系至震旦系地层均有出露。隧道围岩级别划分多数为Ⅳ级、Ⅴ级，少数为Ⅲ级。工程沿线山高坡陡、沟深路窄，部分爆破作业区段周边临近村寨民房，最近点仅10m左右。

对工程相关情况的调查

影响爆破振动强度大小的因素有很多，按其可控性分为两类:一类是人为不可控因素，如地形、地质条件、场地条件等因素；另一类是人为可控的因素，如爆破参数、最大段起爆药量等。为此，要判明爆破振动影响范围大小，需对爆破施工现场及周围的地形地质状况、爆破作业情况、爆区周边建（构）筑物的结构性质和质量好坏进行调查分析。

爆区周围民房损伤调查及原因分析

经调查，在爆破区域周边的房屋建筑的类型以砖混结构房屋为主（底层为标砖，二、三层为空心砖），少量为毛石砌体结构房屋，并有少数木结构瓦屋顶房屋，砌体房屋多数为1-3层，个别达3层以上，现浇屋顶、预制板屋顶和瓦屋顶都有，木结构房基本为单层，全部是村民自建房。大部分的民房外墙、阳台、走廊、外侧面和屋顶墙表面贴有瓷砖或刷有涂料。周边房屋大多建于项目施工前，最早的建于二十多年前。村民房屋依地形而建，房屋基础基本为浅层砌石条基，结构质量多样，各户承重砖墙厚基本为12-24cm，土坯、毛石墙则厚薄不一，部分房屋外观装饰已显陈旧破损。总之，周边房屋的建筑物形式、构造、施工质量、建筑材料上参差不齐，以及房屋所处地基局部场地条件各不相同，抗震能力各有高低，同样爆破条件下，受到爆破振动等有害效应影响所表现出的破坏程度亦不同。

现场观测调查到，村民反映的房屋受损主要表现在较多民房的内外墙及各楼层天花板多处均有浅表层装饰性裂缝，宽约0.2mm～1mm，多数分布在墙体两端或与天花板距离约10cm处及顶层墙面上及门窗框角，少数抹灰层空鼓，出现局部天花板装饰掉落和少数屋面（多指铺瓦屋顶）下雨漏水及女儿墙栏水圈漏水；房屋基础没有发现断裂现象。调查过程中基本上未发现房屋有明显主体结构损坏特征，绝大多数以浅表层原装饰装修功能受到轻微损坏为主。初步分析房屋表现出的损坏特征，主要来自以下几个方面:

① 地基承载力不同，造成基础的不均匀沉陷，墙体产生竖直或水平状的裂纹。

② 因施工质量不良和建材质量不良而造成的裂纹。

③ 因使用材料的不同，如砼的水灰比不同，养护条件如温度、湿度不同，造成砼温度应力不平衡会产生裂纹。

④ 砼、砖、木、石灰等不同材料的收缩量和收缩速度不同造成的干缩裂纹和热膨胀不同造成的裂纹。

⑤ 材料本身的化学变化，风雨的侵蚀，季节的变化，做饭烧柴、烧煤等温度应力的影响，都会使墙体产生裂纹。

⑥ 其它如爆破振动、天然地震等外力作用下，超过一定振动强度时也会产生裂缝。

由于上述几种因素的综合影响都可能造成房屋开裂损坏，而前五种是长期的影响，无法控制的，即使没有爆破振动等外力影响，房屋也会自然出现裂缝。从调查结果看，所有房屋已显现的损坏程度发展趋势与房屋距爆破区远近不具有规律性，也就是说在爆区周边民房发现的损害致因是多方面的，并非全是爆破施工产生的震动造成。

爆破施工情况的调查:

在委托方的协调下，对隧道爆破作业的情况进行调查，经查阅各部位隧道爆破如莲花山隧道、盐仓坝隧道、先生坡隧道的《民用爆炸物品使用登记册》后，得出在施工期间最大一次用药时间是莲花山隧道2014年8月7日。当天共领取并用完443.1kg乳化炸药，雷管使用5段60发、9段40 发、11段40 发、13段60发、15段80发，当天起爆了炮孔250个，平均单孔装药量1.7724公斤。隧道爆破在掘进面上通常采取孔内分段微差簇并联起爆网路，可推测最大可能簇联的同段炮孔数为80个，即可能最大段药量为80×1.7724=141.8kg，按此分析将141.8kg定为该单位整个标段隧道爆破施工期间的最大单响药量。

爆破振动对民房影响范围

民房的安全允许振速

各类民房的安全允许振速，可依据现行国家标准《爆破安全规程》（GB6722-2014）的规定选取。

结合当地地形地质条件、民房与爆区相对位置关系、爆区周边民房结构性质和现状，尤其应充分考虑频繁爆破作业造成的振动累积效应，同时依据检测到的主振频率范围，本次评估各类民房的安全振速定为:土窑洞、土坯房、毛石房屋:0.4cm/s；一般民用建筑物:1.0cm/s。

爆破对民房影响范围的计算

（1）计算方法

采用《爆破安全规程》中规定的计算公式计算影响范围:

式中:R影为爆破振动安全允许距离，m；Q为炸药量，齐发爆破为总药量，延时爆破为最大段药量，kg；V为民房的安全允许振速，cm/s；K、α为与爆破点至民房间的地形、地质条件有关的系数和衰减指数，

由式（1）计算结果:若房屋与爆区间距小于该R影值，则房屋结构出现的损坏特征就可能包含有爆破产生的振动影响的因素。

（2） K、α值的确定:

当前对K、α值选取一般采用两种方法:一是参阅《爆破安全规程》（GB6722—2014）取，但该规程推荐范围很大，选取时容易带有较大的主观性，计算结果与实际误差较大；二是通过现场爆破实时检测确定，即在爆破现场对正在实施的爆破进行振动速度和主振频率检测，运用最小二乘法对所检测到的数据进行线性回归处理，从而分析计算出K、α值。相对而言，第二种方式所得数值更符合当地地形地质条件，更能客观实际地判断振动影响范围。我们选此方法进行评估。于2015年8月7日在该项目段叶儿寨隧道（爆破位置桩号DK264+834）、芭蕉沟隧道（爆破位置桩号DK263+177～181）实施了隧道爆破的振动监测，各次爆破均布置测试点5个以上。根据现场布置的监测线上实测的各点振速值，对各次测试的结果按线性回归方法处理分析，计算出该项目爆破区域的场地系数K=96.63，衰减系数α=1.49。

结语

把爆破现场调查分析得出的最大单响药量Q、现场实测分析所得出的k与α值以及各类民房的安全允许振速v代入式（1），计算得出不同结构房屋的振动影响范围。具体为:对土窑洞、土坯房、毛石房屋的振动影响半径为207m；对一般民用建筑物的振动影响半径为112m。

在进行爆破振动安全评估时，我们以现场调查为基础，结合现场实测数据的分析，最终评估的结论较科学、公平、可靠。因此评估结果受到各方的认可。

王 彬 吴驰骋 顾 欣

贵州省铭豪爆破监理有限公司

王彬（1976-）男，本科，副总经理，主要从事工程爆破的施工、管理及监理工作。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.22.001