Ⅰ标地面建筑物减震与防震措施..doc

青岛胶州湾海底隧道Ⅰ标地面建筑物减震与防震措施 一、概述 青岛胶州湾海底隧道Ⅰ标段陆地部分位于青岛市市南区团岛路附近，地面上有较多的军用和民用建筑物，本区低层建筑物多为浅基础，以夯实的人工填土或强~弱风化基岩为持力层，基础埋深一般1~2m，部分深达5~6m，Ⅰ标段陆地部分隧址主要地面建筑物分布情况见下表。 表1 Ⅰ标段隧址主要地面建筑物 区段 建筑物类型 与隧道相对位置 ZK2+755~ZK2+955 住宅楼5~7层7栋，浅基，框架 左边线15m外 ZK2+955~ZK3+155 住宅楼4栋，浅基，框架 左边线10m外 ZK3+195~ZK3+215 部队办公楼5层1栋，浅基，框架 洞上 ZK3+755~ZK3+835 部队1~2层房屋6栋，浅基，砖混 洞上及边线旁 根据设计图纸提供的隧道总平面图、地质纵断面图及开挖断面图，上述区段的地面建筑物与隧道开挖轮廓线顶面的距离和相应的围岩类别等情况如下表： 表2 Ⅰ标段隧址主要地面建筑物详情表 区段 建筑物类型 与隧道相对位置 与隧道开挖轮廓线顶面的距离（计算深度） 围岩类别 ZK2+755~ZK2+955 住宅楼5~7层7栋 左边线15m外 斜距22m Ⅴ级 ZK2+955~ZK3+155 住宅楼4栋 左边线10m外 斜距平均21m Ⅲ、Ⅳ级 ZK3+195~ZK3+215 部队办公楼5层1栋 洞上 直距23m Ⅱ、Ⅲ级 ZK3+755~ZK3+835 部队1~2层房屋6栋 洞上及边线旁 直距44m Ⅳ级 由于隧道施工爆破会在近距离内产生很强的地震波，爆破振动以地震波的形式通过介质传递给临近的地面建筑物，对地面建筑物产生影响。当地面建筑物的固有频率与地震波的主频率接近时，或当隧道埋深较浅时，地面的振动速度会很大，如果超过建筑物的抗震速度指标，会对建筑物产生破坏性作用。因此施工爆破必须采取减震设计和防震措施，保证地面建筑物和人民生命财产安全。 二、减震设计计算 1、防止爆破振动对建筑物破坏的控制方法和控制标准 爆破所引起的振动是一个非常复杂的随机变量，在以波的形式传播过程中，其振动的振幅、周期和频率均随时间而变化。振动的物理量一般用质点的振速、加速度、位移和振动频率等表示。由于振速具有可以使爆破振动的烈度与自然地震烈度互相参照、标定检测信号较容易、便于换算结构破坏相关判据的特点，所以，国内外多采用质点的振动速度作为衡量爆破地震效应的判据。国内外大多数爆破工程对爆破振动采用的控制标准，都是控制爆破在建筑物所在地表产生的最大质点振动速度值不超过某一标准值。 根据《中华人民共和国爆破安全规程》（GB672222-2003）中有关爆破安全振动速度的要求，房屋类建筑物地面质点的安全振动速度规定如下： 土窑洞、土坯房、毛石房屋：1.0cm/s； 一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物：2～3 cm/s； 钢筋混凝土框架房屋：5cm/s。 由于爆破设计参数和楼房现有质量与实际情况存在一些差异，因此实际建筑物对施工爆破振动的要求可能更高，在实际设计计算时还需要考虑一定的安全系数。本工程设计文件给出下穿房屋段时爆破振动波速应控制在1.5～2.0 cm/s，本次施工设计在实际选用上，一般砖混结构房屋选其下限1.5 cm/s，框架结构房屋选其上限2.0 cm/s。 2、爆破振动及其振动量计算经验公式 根据《中华人民共和国爆破安全规程》（GB672222-2003）结合有关规范和文献，采用前苏联萨道夫斯基群孔爆破公式： V=K（Q1/3/R）α 或Q=（V/K）3/ a.R3 式中： V—地震振动安全速度，cm/s； Q─最大分段药量（kg），齐发爆破时为总装药量，微差爆破为最大分段药量； R─爆心距，爆破地震安全距离； K、a─与爆破点地形、地质等条件有关的振动系数和衰减系数，可按下表选取或通过试验确定。 表3 不同岩性的K、a值 岩性 K a 坚硬岩石 50～150 1.3～1.5 中硬岩石 150～250 1.5～1.8 软岩石 250～350 1.8～2.0 3、Ⅰ标段隧道下穿建筑物的最大允许分段药量估算 从上述爆破振动经验公式可以看出，爆破振速与最大分段药量之间存在非线性的正比关系，因此控制建筑物的安全振速完全可以通过直接控制最大分段药量来实现，而此最大分段药量就是最大允许分段药量。下面就Ⅰ标段各下穿建筑物区段的最大允许分段药量估算如下（以下计算参数选取为经验性选择，具体施工时还要通过爆破震动监测以及不断调整和修正有关参数，以期达到最佳的控制爆破效果）： ⑴ ZK2+755~ZK2+955区段 此区段为Ⅴ级围岩，按软岩石取K=350，a=2.0，爆心距R=22m，振动安全速度框架结构选V