本發(fā)明涉及隧道施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種隧道臺階法施工中深埋地下供水管線的爆破振動監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

近年來，近距下穿地下供水管線的隧道工程越來越多。當(dāng)采用鉆爆法開挖時，隧道爆破振動對近距離的地下供水管線安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，爆破振動極容易引起管線損傷，甚至開裂，造成不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。

在李軍省(2013)《地鐵暗挖出入口下穿地下管線保護(hù)措施及計算分析》中，計算分析中未考慮爆破震動對管線的影響，也未提出爆破監(jiān)測方法；而在梁向前(2009)《地下管線的爆破振動安全試驗與監(jiān)測》和《南水北調(diào)中線京石段爆破振動安全問題研究》中，提出了淺埋(5m)地下管線的地面監(jiān)測方法：首先，通過在地表、地下5、10、19m處布設(shè)了4組傳感器,每組均埋設(shè)水平向(垂直于管線開挖軸線)和鉛垂向兩臺傳感器，如圖1所示，測試爆破地震波，研究巖體內(nèi)不同深度處的爆破振速，得出地表振速值明顯地大于地下5m處的振速值，二者相差2～3倍；然后，通過對地面振速進(jìn)行實測，從爆源到天然氣管道方向共布置了5個觀測點(diǎn)，最近距離36.1m、最遠(yuǎn)距離226.2m(管道位置)，測點(diǎn)間距大約按對數(shù)等間距分布，得出的爆破地震波沿地面的傳播衰減規(guī)律，以此推出控制藥量，指導(dǎo)爆破施工。如圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)中沿深度方向傳感器布置圖，其存在的主要問題及不足之處：首先，管線位于地下5m左右，屬于比較淺埋的管線，不涉及深埋管線的爆破振動監(jiān)測問題；其次，另一方面是通過測試巖體內(nèi)不同深度處的振速，得出地表振速值明顯地大于地下5m處的振速值，該結(jié)論并不具有普遍性；再次，通過對地面振速進(jìn)行實測得出爆破地震波的衰減規(guī)律，并沒有得出管線處的爆破振速，以此控制管線的爆破振動安全，這種控制十分不準(zhǔn)確，也偏于不安全。

由以上可以看出，對于深埋(埋深≥20m)地下供水管線而距離隧道較近(距離≤2d(d為隧道跨度))的情況下，目前還沒有相應(yīng)的爆破振動監(jiān)測方法。現(xiàn)有的爆破振動監(jiān)測方法主要針對淺埋地下管線，通過測試地面爆破振速，來間接控制淺埋管線的爆破振動安全。對于深埋管線監(jiān)測問題，由于深埋管線距離地面較遠(yuǎn)，而距離隧道較近，地面振速與管線處振速相差甚遠(yuǎn)，以地面振速控制管線振速的方法對于深埋地下管線則明顯不適用。另一種現(xiàn)有方法，通過打設(shè)深孔直接測量管線底部位置處的爆破振動，該方發(fā)實施十分困難，表現(xiàn)在：一是很多情況下不允許打設(shè)深孔；二是即使能打孔，傳感器的安裝也十分的困難，很難保證安裝的精度，實施十分困難。

因此，本發(fā)明針對深埋地下供水管線的爆破振動監(jiān)測方法，由于埋深大，如果仍采用以上方法在地面進(jìn)行監(jiān)測，則必將與管線的實際爆破振動相差甚遠(yuǎn)，不能確保隧道爆破振動下管線的安全，亟待提出一種新的監(jiān)測方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種深埋地下供水管線的爆破振動監(jiān)測方法，有效的解決了深埋地下管線的隧道爆破振動監(jiān)測的這一技術(shù)難題，對于隧道施工行業(yè)具有深遠(yuǎn)的影響。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：隧道臺階法爆破中一種深埋地下供水管線的爆破振動監(jiān)測方法，包括以下步驟：

s1、計算管線距離隧道上臺階爆源中心的距離r上；取隧道上臺階高度的一半為爆心點(diǎn)，則

s2、在隧道下臺階爆破時，在上臺階和掌子面后方同時布置測點(diǎn)n1和n2，確保兩個測點(diǎn)到下臺階爆心(取隧道下臺階高度的一半為爆心點(diǎn)，)的距離均等于r上；

s3、根據(jù)s2推導(dǎo)出上臺階測點(diǎn)n1的水平距離

s4、根據(jù)s2推導(dǎo)出掌子面后方測點(diǎn)n2的水平距離

s5、測試上臺階測點(diǎn)n1和隧道掌子面后方n2處圍巖的振速為v1、v2；

s6、重復(fù)以上測量3次，根據(jù)測點(diǎn)n1和n2處振速關(guān)系，可以得出v1＝nv2；

s7、隧道上臺階爆破對掌子面前方的供水管線影響最大，為獲得前方供水管線的振速，只需在上臺階爆破時測量掌子面后方l'后距離處n’2測點(diǎn)的振速v’2，

s8、根據(jù)s6推知管線處的振速v管＝nv’2；

s9、將獲得的管線處振速v管與管線爆破振動安全的控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，評價管線的安全情況，優(yōu)化爆破施工方案，指導(dǎo)隧道控制爆破，確保管線安全。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟s2-s7具體測試方法為，分別測量獲得隧道跨度d，隧道上臺階高度h上和下臺階高度h下，地下管線直徑d，隧道供水管線頂部距離地面h1，隧道供水管線底部距離隧道拱頂h2，然后在隧道下臺階爆破時在上臺階l前距離處布置測點(diǎn)n1和爆破掌子面后方圍巖側(cè)壁l后距離處布置測點(diǎn)n2，測試上臺階測點(diǎn)n1和隧道掌子面后方n2處圍巖的振速為v1、v2；在上臺階爆破時測量掌子面后方l'后距離處n’2測點(diǎn)，測試n’2測點(diǎn)的振速v’2。

采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明的監(jiān)測方法簡單易行，可以在隧道爆破掌子面后方直接測試，避免了打設(shè)深孔測試的難度，也避免了在地面測試的不能反映深埋管線處振速的弊病，通過求解代數(shù)平均值能夠取得較為準(zhǔn)確的管線處的爆破振速數(shù)據(jù)，能夠直接對管線的振動安全作出評價，指導(dǎo)爆破施工。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中沿深度方向傳感器布置圖；

圖2為本發(fā)明隧道下臺階爆破振動測試的側(cè)面圖；

圖3為本發(fā)明隧道下臺階爆破振動測試的正面圖；

圖4為本發(fā)明隧道上臺階爆破振動測試的側(cè)面圖；

圖5為本發(fā)明隧道上臺階爆破振動測試的正面圖；

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖2和圖3所示，

實施步驟：

(1)隧道采用臺階法爆破，h0＝10m，h上＝6m，h下＝4m，d＝16m，h1＝1m；假定隧道軸線和管線軸線平行，管線底部距離隧道爆破掌子面中心豎向距離＝h2+h上/2＝10+6/2＝13m，水平距離為l上＝5m，則計算得出r1＝13.93m；

(2)假定某次爆破獲得測試上臺階測點(diǎn)l前＝13.60m距離處n1和隧道掌子面后方l后＝11.36m距離處n2處圍巖的振速為v1＝3.0cm/s、v2＝1.0cm/s；

(3)重復(fù)以上測量總計3次，v1＝3.3cm/s、v2＝1.1cm/s；v1＝2.7cm/s、v2＝0.9cm/s；根據(jù)測點(diǎn)n1和n2處振速關(guān)系，可以得出v1＝3v2；

(4)隧道上臺階爆破時，隧道掌子面后方距離處l'后＝11.23m距離處n’2測點(diǎn)，測試n’2測點(diǎn)的振速v’2＝1.5cm/s，

(5)根據(jù)v1＝3v2，計算得出管線處振速v管＝3×1.5＝4.5cm/s；

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。