1工程概况
青岛市某隧道工程明挖段为单层单跨箱形框架结构，左线全长103.2m，右线全长113.2m，隧道基底深度14.12～20.38m，宽度6.2～11.3m，采用钻爆法开挖。该工程位于已运营地铁3号线永平路站至火车北站区间（以下简称永火区间）隧道两侧，与3号线隧道结构净距为2.12～9.98m。3号线永火区间拱顶埋深11.8～26.6m，标准断面结构净空尺寸5.3×5.1m，采用复合式衬砌。工程场区地质由上至下依次为杂填土、含有机质粉质黏土、全风化泥岩、强风化上亚带粗粒花岗岩、中等风化粗粒花岗岩与花岗斑岩、微风化粗粒花岗岩与花岗斑岩。岩层的单轴饱和抗压强度在8.5～35Mpa之间，基本质量等级为Ⅳ级，厚度0.80～17.00m，岩层采用钻爆法开挖。某明挖隧道工程与3号线永火区间平面位置关系。
2 爆破参数的确定
工程采用浅孔台阶预裂爆破，台阶高度1~1.5m，利用毫秒延期雷管分段微差控制爆破振动速度，并在坑内设置减振槽，坑外设置Φ200@200减振孔。根据《爆破安全规程》建筑物爆破振动安全允许标准的规定，露天浅孔爆破对交通隧道的允许振动速度为12～20cm/s，考虑爆破振动对地铁3号线运营带来的影响，采用2.0cm/s做为爆破振动安全允许值。根据萨道夫斯基公式对单段最大装药量进行计算，从而有效控制爆破振动速度。
式中：Q—单段最大装药量，kg；
R—爆源中心至被保护建筑物的最小作用距离，m；
V—保护对象安全允许质点振动速度，cm/s；
K、α—与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数和衰减系数，
3 监测点位布设
根据本工程特点，在爆破施工影响范围内的永火区间隧道内每10m设置一个监测断面，共布置22个监测点。监测点布置在靠近爆源一侧的结构侧墙上，距离道床高度2~2.5m，避免人员误碰，且测点位置避开隧道内线缆等设备。在测点位置预埋底座，埋设过程中将底座调整到水平状态，将测振仪在预埋底座上加以固定。监测仪器采用光纤光栅三向振速传感器，采用4×40mm的塑料膨胀管+螺丝钉钻孔安装在主体结构侧墙上，传感器与墙体的接触面采用胶体粘结牢靠，以保证振动信号的采集。
4 爆破智慧监测系统
4.1 系统概述
爆破振动智慧监测系统由监控现场设备、光纤通讯传输线路与监控中心三部分组成。监控现场设备包含前端光纤光栅传感器与智能视频监控设备子系统，能够自动获取质点的振动速度、爆破振动持续时间、爆破地震波的主振频率信号等信息；光纤通讯传输线路能够将传感器取得的信息递至光栅解调仪，并通过3G/4G无线信号输出；监控中心包含光纤传感分析仪主机设备、工控机与显示设备及联动预警系统，能够将采集到的信号导入分析软件，进而实现数据的分析、显示、预警等功能。
4.2 光纤光栅传感器
爆破振动智慧监测系统以光纤传感技术为基础，采用光纤光栅做为基本传感元件。光纤光栅是以石英光纤为基本材料，通过激光加工形成的一种特殊器件，能够对波长满足布拉格条件的光进行反射。在实际工程中，待检测的点如果受到应变、温度、压力、流量、液位、位移和加速度等变化，传感器的反射光波长就会改变，这样通过检测光波长的变化就可以检测出此点的物理量状况，进而可以判断出被检测物体的安全状况。
4.3 数据处理与分析
远程监控中心所配备计算机上运行的系统配套软件对采集的振动信号进行幅度谱分析，自动计算出振幅最大点对应的频率与振动速度，并可实时显示出每个测点的振动信号波形图与最大振速和主振频率，显示各个爆破测振仪的状态( 是否在线工作) ，同时提供V－ρ图分析、振速预测、安全距离预测、装药量预测等功能，实时指导现场施工。
5 工程效果评价
5.1 爆破振动速度控制
本土石方开挖工程共进行了191次爆破作业，爆破振动三向速度峰值集中出现在0.4~1.0cm/s区间，最高振动速度为1.435cm/s，未出现超过预警值的情况。实践证明，通过设置减振槽/孔、微差预裂控制爆破等技术手段，可实现对爆破振动速度的有效控制。爆破振动峰值速度散点图见图1。
图1 爆破振动峰值速度散点图
5.2 工程进度影响程度
本工程土石方开挖计划工期为132天，土石方量共计25000m³，其中需爆破开挖土石方量21000m³。为消除爆破振动控制对土石方开挖进度带来的影响，工程采用多作业面同步施工与配备潜孔钻机快速开孔的技术措施，在125天内圆满完成了土石方开挖任务。实践表明，通过对施工组织的合理优化与配备先进机械设备等措施可消除或降低爆破振动控制对工程施工进度带来的影响。
5.3 既有结构影响程度
通过对工前、工后3号线永火区间既有结构状态确认结果的对比分析，结构裂缝数量未见增多，既有结构裂缝未见明显发育。施工过程中3号线永平路站对应轨行区（距离施工区域约900m）出现1次混凝土碎块掉落轨行区，经核实为水泥砂浆开裂导致，未见与爆破振动存在明显的影响关系。爆破施工过程中既有线隧道内各类仪器设备均运行良好。综上，爆破振动安全允许值控制在1.6cm/s以内可满足同类型既有线路结构与设备安全的需要。
结束语
本爆破监测工程采用每10m间距设置一个监测断面，实测振动信号获取稳定且连续，后续类似工程可在此间距基础上进行合理优化，以降低监测设备的投入成本。此外，运营地铁线路爆破振动安全允许值的制定受既有结构形式、结构裂损程度、地质条件、隧道内仪器设备情况等多种因素制约，安全允许值定值过高必然引起既有线路结构及其内部仪器设备的安全隐患增大，定值过低则易对工程工期造成不必要的影响，所以如何针对不同工况制定合理的既有线路爆破振动安全允许值应是下步地铁保护区管理所应重点关注的问题之一。
参考文献：
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[4] 杨年华，薛里等.爆破振动远程监测系统及应用[J].工程爆破，2012，18（1）：71-74.
