超浅埋大断面隧道下穿既有道路爆破影响范围的测试方法
【专利摘要】本发明公开了一种超浅埋大断面隧道下穿既有道路爆破影响范围的测试方法，采集隧道内若干个测点的爆破振动值与道路上若干个测点的地表沉降观测值，分别根据获得的爆破振动值和地表沉降观测值确定爆破振动影响范围S1和地表沉降影响范围S2，最后根据爆破振动影响范围S1和地表沉降影响范围S2确定隧道爆破施工对既有道路的影响范围S。本发明通过精确地监测地表道路的各点的爆破振动速度和沉降值，综合地确定爆破施工对地表道路的影响范围。
【专利说明】
超巧埋大断面隧道下穿既有道路爆破影响范围的测试方法
技术领域
[0001] 本发明属于超浅埋大断面隧道施工安全技术领域，具体设及一种超浅埋大断面隧 道下穿既有道路爆破影响范围的测试方法。
【背景技术】
[0002] 超浅埋大断面隧道施工安全和下穿既有构筑物一直是隧道施工技术难点，广大科 技工作者致力于研究隧道在超浅埋、下穿既有构筑物时的支护参数和施工方法，并取得了 很多成果，然而，在矿山法施工过程中，爆破振动和施工开挖对隧道结构产生影响的同时， 也严重威胁到地表构筑物的安全。
[0003] 目前爆破施工对地表构筑物的影响，常依据《爆破安全规程KGB6722-2014)给定 的安全振速来判断是否受到影响。实际上，爆破施工是否对既有道路产生影响，主要有两方 面:一是爆破对既有道路的影响;二是隧道施工开挖对道路的影响。
[0004] 因此，目前确定影响范围仅采用爆破振动速度运一指标，而未考虑爆破和施工开 挖的禪合效应存在明显不足。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种超浅埋大断面隧道下穿既有道路爆破 影响范围的测试方法。
[0006] 为达到上述目的，本发明的技术方案是运样实现的：
[0007] 本发明实施例提供一种超浅埋大断面隧道下穿既有道路爆破影响范围的测试方 法，该方法为:采集隧道内若干个测点的爆破振动值与道路上若干个测点的地表沉降观测 值，分别根据获得的爆破振动值和地表沉降观测值确定爆破振动影响范围Si和地表沉降 影响范围S2,最后根据爆破振动影响范围Sl和地表沉降影响范围S2确定隧道爆破施工对既 有道路的影响范围S。
[000引上述方案中，所述采集隧道爆破面正上方路面若干个测点的爆破振动值，具体为： W爆破面拱顶正上方对应的道路路面上的点为基准点，在沿道路走向的方向上距离爆破基 准点-1 Om，Om，20m，40m，60m，的各点上布置测点，一共布置5个测点，根据试爆破确定爆破振 动仪的触发电平，在现场配制水灰比为1:3.5的石膏浆，将传感器固定在测点上，并使传感 器的X轴平行于爆破面，Y轴指向爆破面方向，Z轴垂直于水平面布设；固定传感器之后，点击 爆破振动仪进行数据采集。
[0009]上述方案中，所述采集道路上若干个测点的地表沉降观测值，具体为:采用能够穿 透路道路基层的道钉，在道钉布置中，首先用GI^定位系统，定位出隧道中屯、线在地表的投 影位置，然后用钻机在路面钻孔并灌注水泥砂浆，确保沉降点标志埋设稳固可靠；插入道 钉，需要使道钉露出地表1cm的长度，根据监测的需要，在路面布设两条地表沉降监测断面 GYOl和GY02,每条地表沉降监测断面内均设置有若干测点，在爆破振动测试完毕之后，二次 衬搁施作之前，每隔时间周期对既有道路进行沉降监测。
[0010] 上述方案中，所述最后根据爆破振动影响范围Si和地表沉降影响范围S2确定隧道 爆破施工对既有道路的影响范围S，具体为:根据S=Hiax {Si，S2}确定隧道爆破施工对既有道 路的影响范围S。
[0011] 与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0012] 本发明通过精确地监测地表道路的各点的爆破振动速度和沉降值，综合地确定爆 破施工对地表道路的影响范围。
【附图说明】
[0013]图巧本发明实施例的隧道CR的去施工图；
[0014]图2为本发明实施例的爆破振动测线布置图；
[001引图3为本发明实施例的地表沉降点布置图。
【具体实施方式】
[0016] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用W解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0017] 本发明实施例提供一种超浅埋大断面隧道下穿既有道路爆破影响范围的测试方 法，该方法为:采集隧道爆破面正上方路面若干个测点的爆破振动值与道路上若干个测点 的地表沉降观测值，分别根据获得的爆破振动值和地表沉降观测值确定爆破振动影响范围 Si和地表沉降影响范围S2,最后根据爆破振动影响范围Si和地表沉降影响范围S2确定隧道 爆破施工对既有道路的影响范围S。
[0018] 所述采集隧道爆破面正上方路面若干个测点的爆破振动值，具体为：W爆破面拱 顶正上方对应的道路路面上的点为基准点，在沿道路走向的方向上距离爆破基准点-10m， Om，20m，40m，60m的各点上布置测点，一共布置5个测点，根据试爆破确定爆破振动仪的触发 电平，在现场配制水灰比为1:3.5的石膏浆，将传感器固定在测点上，并使传感器的X轴平行 于爆破面，Y轴指向爆破面方向，Z轴垂直于水平面布设；固定传感器之后，点击爆破振动仪 进行数据采集。
[0019] 所述采集道路上若干个测点的地表沉降观测值，具体为:采用能够穿透路道路基 层的道钉，在道钉布置中，首先用GI^定位系统，定位出隧道中屯、线在地表的投影位置，然后 用钻机在路面钻孔并灌注水泥砂浆，确保沉降点标志埋设稳固可靠;插入道钉，需要使道钉 露出地表1cm的长度。根据监测的需要，在路面布设两条地表沉降监测断面GYOl和GY02,每 条地表沉降监测断面内均设置有若干测点，在爆破振动测试完毕之后，二次衬搁施作之前， 每隔时间周期对既有道路进行沉降监测。
[0020] 所述最后根据爆破振动影响范围Si和地表沉降影响范围S2确定隧道爆破施工对既 有道路的影响范围S，具体为:根据S=max{Si，S2}确定隧道爆破施工对既有道路的影响范围 S。
[0021 ]实施例
[0022] 超浅埋大断面隧道施工时，WCRD施工方法居多，故本发明WCRD施工方法为例。在 CRD施工过程中，整个开挖爆破分为四个部分，如图1所示。隧道在第①、③部分爆破时，对既 有构筑物的影响较第②、④部分大得多，所W W监测第①、③部分为主;具体实施步骤如下：
[0023] (1)爆破振动测线选择与布置。本实施例采取道路沿线布置，如图2所示，W爆破面 拱顶正上方对应的道路路面上的点为基准点，在沿道路走向的方向上距离爆破基准点- 1 Om，Om，20m，40m，60m的各点上布置测点，一共布置5个测点。根据爆破面的不同，可W选择 测线一、测线二。在爆破第①部分时，选用测线二，爆破第②部分时，选用测线一。
[0024] (2)二等垂直监测网络布置。在地表沉降监测之前，需要在道路附近建立水准基准 点BMUBM2和BM3S个，组成二等垂直监测网。然后采用Trimble DINI12电子水准仪，条码水 准尺往返观测，取往返测段的中数后，平差计算出BM1、BM2、BM3的高程，本实施例的右桐采 用起算高程点为BMl点，假设高程为100.000m。
[0025] (3)沉降监测点的布置。定制较长规格的道钉，确保道钉的长度穿透路道路基层。 本实施例选用长为IOmmXSOOmm的道钉。在道钉布置中，首先用GPS定位系统，定位出隧道中 屯、线在地表的投影位置，然后用钻机在路面钻孔并灌注水泥砂浆，确保沉降点标志埋设稳 固可靠。插入道钉，需要使道钉露出地表大约Icm的长度。根据监测的需要，在路面布设两条 地表沉降监测断面GYOl (测点GYOl-I~GY01-14共14个测点，其中GY01-8点在隧道中轴线 上，里程粧号YK159+792)和GY02(测点GY02-1~GY02-9共9个测点，其中GY02-5点在隧道中 轴线上，里程粧号YK159+800)，一共布置23个测点，地表沉降测点布置如图3所示。
[0026] (4)根据试爆破，设定爆破振动测试的上下限参数。本实施例在测试之前，通过现 场试爆破得到隧道爆破最大振速为8cm/s。为了保证有效采集到信号，并避免干扰信号致使 仪器误触发，将触发电平值设为振动幅度的20%，即0.4cm/s。由于每次爆破时间都在Is左 右，故爆破振动仪周期设置为2s;延时设置为-IOOms。
[0027] (5)爆破振动仪的现场安装。本实施例在测试前，配制水灰比为1:3.5的石膏浆，将 传感器固定在测点上，并使传感器X轴平行于爆破面，Y轴指向爆破面方向，Z轴垂直于水平 面布设。
[0028] (6)数据采集。安装好仪器之后，点击数据采集，然后到安全区域等待仪器触发。爆 破振动测试结果如表1和表2所示。
[0029] 表1测线一上测点爆破振动监测结果
[0030]
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[0(
[0034] (7)道路沉降监测时机与实施。在爆破振动测试完毕之后，二次衬搁施作之前，对 既有道路进行沉降监测。地表沉降监测从2016年1月4日进行第一次观测，至2016年4月21日 二次衬搁施作完成，期间共观测了 83次。监测结果如下表3所示。
[0035] 表3地表沉降观测成果表
[0036]
[004引
[0049 ]爆破施工对既有道路影响范围的判定依据：
[0化0] 根据《城市轨道交通工程检测技术规范KGB50911-2013)的规定，本地表沉降监测 控制值取20mm，位移速率取3mm/d。同时参考《公路隧道施工技术规范KJTG F60-2009)对监 控量测值有无影响的判定原则。选取当实测累计沉降值小于1/3的地表沉降监测控制值时， 即6.5mm时，确定对既有道路安全影响较小，可W正常施工。
[0化1] 同样地道理，根据《爆破安全规程GB6722-2014》中爆破振动安全允许标准可知，对 于国道等一般民用建筑物当振速小于等于爆破振动控制值2.5cm/s的S分之一时，即 0.8cm/s时，确定邻近建筑物不受影响，从而初步确定爆破振动影响的范围。
[0052] 对于运种超浅埋大断面隧道下穿道路，必须综合考虑隧道爆破振动速度等于 0.8cm/s时确定的影响范围Si和从爆破到二衬施作期间地表(路面)沉降等于6.5mm时确定 的影响范围S2,然后取其中的最大值作为影响范围值S。
[0053] S=max{Si,S2}
[0054] 根据表1和表2可知，爆破振动速度为0.8cm/s处，该质点距离隧道拱顶距离为40m; 同时地表沉降监测值在6.5mm左右，质点距离隧道拱顶的距离为30m。根据上述公式S = max {40,30 }= 40m，从而得出爆破振动的影响范围为40m。
[0055] W上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种超浅埋大断面隧道下穿既有道路爆破影响范围的测试方法，其特征在于，该方 法为:采集隧道内若干个测点的爆破振动值与道路上若干个测点的地表沉降观测值，分别 根据获得的爆破振动值和地表沉降观测值确定爆破振动影响范围3 1和地表沉降影响范围 S2,最后根据爆破振动影响范围Si和地表沉降影响范围S2确定隧道爆破施工对既有道路的 影响范围S。2. 根据权利要求1所述的超浅埋大断面隧道下穿既有道路爆破影响范围的测试方法， 其特征在于，所述采集隧道爆破面正上方路面若干个测点的爆破振动值，具体为：以爆破面 拱顶正上方对应的道路路面上的点为基准点，在沿道路走向的方向上距离爆破基准点-1 Om，Om，20m，40m，60m，的各点上布置测点，一共布置5个测点，根据试爆破确定爆破振动仪 的触发电平，在现场配制水灰比为1:3.5的石膏浆，将传感器固定在测点上，并使传感器的X 轴平行于爆破面，Y轴指向爆破面方向，Z轴垂直于水平面布设；固定传感器之后，点击爆破 振动仪进行数据采集。3. 根据权利要求1或2所述的超浅埋大断面隧道下穿既有道路爆破影响范围的测试方 法，其特征在于，所述采集道路上若干个测点的地表沉降观测值，具体为:采用能够穿透路 道路基层的道钉，在道钉布置中，首先用GPS定位系统，定位出隧道中心线在地表的投影位 置，然后用钻机在路面钻孔并灌注水泥砂浆，确保沉降点标志埋设稳固可靠;插入道钉，需 要使道钉露出地表lcm的长度，根据监测的需要，在路面布设两条地表沉降监测断面GY01和 GY02,每条地表沉降监测断面内均设置有若干测点，在爆破振动测试完毕之后，二次衬砌施 作之前，每隔时间周期对既有道路进行沉降监测。4. 根据权利要求3所述的超浅埋大断面隧道下穿既有道路爆破影响范围的测试方法， 其特征在于，所述最后根据爆破振动影响范围Si和地表沉降影响范围&确定隧道爆破施工 对既有道路的影响范围S，具体为:根据S=max{ Si，S2}确定隧道爆破施工对既有道路的影响 范围S。
【文档编号】G01C5/00GK105987682SQ201610367584
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】邓祥辉, 王睿, 杨战博, 卢泽霖, 张永杰, 杨欢, 杨红涛
【申请人】西安工业大学, 中交第公路工程局有限公司, 中交第一公路工程局有限公司