此次振動(dòng)測(cè)試的主要目的是監(jiān)測(cè)地鐵隧道鄰近區(qū)域的爆破工程對(duì)隧道的影響。爆破項(xiàng)目位于上海市繁華商業(yè)區(qū)之一的淮海中路邊上,對(duì)3 號(hào)地塊2A 基坑支撐進(jìn)行爆破拆除,基坑緊鄰地鐵1 號(hào)線(xiàn)陜西南路站,爆破區(qū)域(見(jiàn)圖1)距地鐵隧道的直線(xiàn)最近距離僅25 米左右?;春B穼僦攸c(diǎn)商業(yè)區(qū),地鐵1 號(hào)線(xiàn)又是極為重要的交通工程,以往類(lèi)似拆除項(xiàng)目很少采用爆破方式。為了解爆破工程對(duì)地鐵隧道的振動(dòng)影響,在隧道內(nèi)布置監(jiān)測(cè)點(diǎn),對(duì)爆破引起的振動(dòng)進(jìn)行三向監(jiān)測(cè)。基坑共有4 道支撐(見(jiàn)圖2),為減少爆破對(duì)周?chē)ㄖ碍h(huán)境的影響,按計(jì)劃,每道支撐分3 次進(jìn)行爆破,即共進(jìn)行4×3=12 次爆破,且爆破時(shí)間選擇在午夜12 點(diǎn)以后。相應(yīng)地,在地鐵隧道內(nèi)進(jìn)行12 次振動(dòng)測(cè)試。根據(jù)業(yè)主方要求,并參考《爆破安全規(guī)程》,爆破引起的質(zhì)點(diǎn)最大振動(dòng)速度不宜超過(guò)25mm/s。
圖 1 爆破項(xiàng)目地點(diǎn):淮海中路百盛附近
圖 2 基坑支撐(加上紅色覆蓋下面的第3、4 道支撐,共4 道)
2 測(cè)試儀器
振動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備采用歐美大地儀器設(shè)備中國(guó)有限公司代理的加拿大Instantel 系列振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀,型號(hào)選用輕便的MiniMate Plus 型主機(jī)+I(xiàn)SEE 型標(biāo)準(zhǔn)三向速度傳感器(見(jiàn)圖3)。該設(shè)備一只速度傳感器可同時(shí)監(jiān)測(cè)垂向、切向、徑向三個(gè)方向振動(dòng)速度的變化,測(cè)試完成后現(xiàn)場(chǎng)儀器即時(shí)顯示三方向的速度、加速度、位移、矢量和峰值,儀器輕便、重復(fù)性好、精度高。
圖 3 Instantel MiniMate Plus 振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀主機(jī)+I(xiàn)SEE 型速度傳感器
該型號(hào)的主要參數(shù)如下:
3 測(cè)試時(shí)間
整個(gè)爆破工程首先對(duì)基坑底部的第4 道支撐進(jìn)行爆破拆除,截止到2009 年2 月27 日,基坑第
4 道支撐3 次爆破全部結(jié)束,上面剩余的3 道支撐還未爆破。這3 次振動(dòng)測(cè)試的時(shí)間分別為:
第 1 次,2009 年2 月17 日(星期二)01 點(diǎn)00 分24 秒
第 2 次,2009 年2 月20 日(星期五)00 點(diǎn)58 分36 秒
第 3 次,2009 年2 月24 日(星期二)00 點(diǎn)58 分51 秒
4 爆破拆撐區(qū)域及現(xiàn)場(chǎng)工作照片
振動(dòng)測(cè)試點(diǎn)位于地鐵1 號(hào)線(xiàn)陜西南路站――常熟路站區(qū)間上行線(xiàn)隧道內(nèi),三向速度傳感器布置于管片上。(見(jiàn)圖4)
圖4 振動(dòng)測(cè)試地點(diǎn)及傳感器布置位置
振動(dòng)測(cè)試具體位置:
第 1 次爆破:第4 道支撐東塊區(qū)域爆破拆除,測(cè)點(diǎn)(單點(diǎn)三向)里程為SK8+171.4,位置及工作照片見(jiàn)圖5。
第2 次爆破:第4 道支撐中段區(qū)域爆破拆除,測(cè)點(diǎn)(單點(diǎn)三向)里程為SK8+139.4,位置及工作照片見(jiàn)圖6。
第 3 次爆破:進(jìn)行第四道支撐西段區(qū)域爆破拆除,測(cè)點(diǎn)(單點(diǎn)三向)里程為SK8+107.4,位置及現(xiàn)場(chǎng)圖片圖7。
圖 7 總第3 次爆破支撐拆除范圍及現(xiàn)場(chǎng)圖片
5 振動(dòng)測(cè)試波形分析
5.1 第1 次爆破(時(shí)間2009 年2 月17 日,01 點(diǎn)00 分24 秒)
(1)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度波形記錄
(2)針對(duì)爆破產(chǎn)生的振動(dòng)波形詳細(xì)分析:
對(duì)以上三向質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度波形爆破時(shí)間段波形放大后如下圖所示:
切向(東西向)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度波形爆破時(shí)間段波形
垂向(上下向)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度波形爆破時(shí)間段區(qū)域波形
徑向(南北向)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度波形爆破時(shí)間段區(qū)域波形
(3)主振頻率分析
切向(東西向)振動(dòng)主頻為 14.1Hz,垂向(上下向)振動(dòng)主頻為15.8Hz,徑向(南北向)振動(dòng)主頻為21.1Hz。
5.2 第2 次爆破(2009 年2 月20 日,00 點(diǎn)58 分36 秒)
(1)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度波形記錄
對(duì)以上三向質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度波形爆破時(shí)間段波形放大后如下圖所示:
切向(東西向)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度波形爆破時(shí)間段區(qū)域波形
垂向(上下向)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度波形爆破時(shí)間段區(qū)域波形
徑向(南北向)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度波形爆破時(shí)間段波形
(3)主振頻率分析
切向(東西向)振動(dòng)主頻為 11.1Hz,垂向(上下向)振動(dòng)主頻為16.3Hz,徑向(南北向)振動(dòng)主頻為22.3Hz。
5.3 第3 次爆破(2009 年2 月24 日,00 點(diǎn)58 分51 秒)
(1)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度波形記錄
(2)針對(duì)爆破產(chǎn)生的振動(dòng)波形詳細(xì)分析:
對(duì)以上三向質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度波形起爆段波形放大后如下圖所示:
切向(東西向)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度波形爆破時(shí)間段波形
垂向(上下向)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度波形爆破時(shí)間段波形
徑向(南北向)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度波形爆破時(shí)間段波形
(3)主振頻率分析
切向(東西向)振動(dòng)主頻為 28.6Hz,垂向(上下向)振動(dòng)主頻為26.2Hz,徑向(南北向)振動(dòng)主頻為28.6Hz。
6 振動(dòng)測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)
三次爆破垂向、切向(東西向)、徑向(南北向)質(zhì)點(diǎn)速度峰值統(tǒng)計(jì):
三次爆破垂向、切向(東西向)、徑向(南北向)主振頻率統(tǒng)計(jì):
第1 次爆破垂向、切向(東西向)、徑向(南北向)質(zhì)點(diǎn)速度波峰值頻率速度統(tǒng)計(jì)(僅取速度>1mm/s 的采樣點(diǎn)):
第 2 次爆破垂向、切向(東西向)、徑向(南北向)質(zhì)點(diǎn)速度波峰值頻率速度統(tǒng)計(jì)(僅取速度>1mm/s 的采樣點(diǎn)):
第3 次爆破垂向、切向(東西向)、徑向(南北向)質(zhì)點(diǎn)速度波峰值頻率速度統(tǒng)計(jì)(僅取速度:>1mm/s 的采樣點(diǎn)):
7 結(jié)論
截止到 2009 年2 月27 日此次基坑拆除爆破的第4 道支撐已爆破完畢,即整個(gè)爆破工程完成了1/4,其余的爆破工作將于接下來(lái)的3~4 月內(nèi)完成。就第一階段的工作可得出以下結(jié)論:
(1)三次爆破的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度三方向矢量和峰值*分別為5.07 mm/s、4.67 mm/s、2.44 mm/s,均未超出警戒振動(dòng)速度25mm/s,可見(jiàn)采取單層支撐分塊進(jìn)行爆破拆除的方法,爆破總體控制程度較好,將爆破振動(dòng)對(duì)地鐵隧道環(huán)境的影響減少到了一定的程度。
*矢量和峰值= √T 2 +V 2 + L2
這里 T、V、L 分別指切向、垂向、徑向質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度峰值。
(2)三次爆破垂向、徑向(南北向)、切向(東西向)的質(zhì)點(diǎn)速度峰值總體來(lái)說(shuō)較小,都在4.57mm/s 以?xún)?nèi)。
(3)比較三次爆破三個(gè)方向的質(zhì)點(diǎn)速度峰值,可以看出切向(東西向)峰值最小,在0.635mm/s~0.889 mm/s 之間,垂向、徑向(南北向)質(zhì)點(diǎn)速度峰值相對(duì)較大,在2.030mm/s~4.830mm/s 之間??梢?jiàn),沿地鐵區(qū)間隧道走向(東西向)受爆破振動(dòng)影響較小。這與項(xiàng)目實(shí)際情況相符,地鐵隧道在走向(東西向)上為大的整體結(jié)構(gòu),該方向產(chǎn)生振動(dòng)所需要的能力較大,而震源來(lái)源于地鐵隧
道的切向(南北向)位置。
(4)從爆破垂向、切向(東西向)、徑向(南北向)質(zhì)點(diǎn)速度波峰值頻率速度統(tǒng)計(jì)(僅取速度>1mm/s 的采樣點(diǎn))看,相對(duì)來(lái)講,第1 次爆破對(duì)隧道的影響最大,第3 次最小。這與爆破區(qū)域的大小、裝藥量都有關(guān)系;另外,第1 次爆破拆除區(qū)域?yàn)槿忾]環(huán)境,而第2、3 次爆破由于部分區(qū)域已爆破拆除完成,封閉稍弱,這可能也是其中的一個(gè)原因。
8 思考與建議
(1)該項(xiàng)目基坑爆破區(qū)域與地鐵隧道間有一堵30m 深的地墻,對(duì)爆破產(chǎn)生的振動(dòng)起到了一定的減緩作用。下次可在地墻內(nèi)區(qū)域地表位置加布測(cè)點(diǎn),與隧道內(nèi)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析,以了解地墻的減振作用及爆破近距離區(qū)域的振動(dòng)情況;另外,還可在附近地表建筑物內(nèi)布置測(cè)點(diǎn),測(cè)試爆破對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。
(2)此次基坑第4 道支撐爆破拆除工作分3 次進(jìn)行,總體來(lái)看,對(duì)地鐵隧道的影響較小。后面可適當(dāng)增加爆破區(qū)域,減少爆破次數(shù),加快工程進(jìn)度,并同時(shí)做好振動(dòng)安全監(jiān)測(cè)工作。