強(qiáng)夯施工對(duì)鄰近軟土地基建筑物的振動(dòng)影響分析

曹永輝 張?zhí)旆?/p>

(1.杭州市房屋安全鑒定檢測(cè)中心有限公司，浙江杭州 310003;2.杭州拱墅區(qū)農(nóng)轉(zhuǎn)居公寓建設(shè)開(kāi)發(fā)有限公司，浙江杭州 310003)

強(qiáng)夯法通過(guò)重錘從高處落下給地基土以沖擊和振動(dòng)，提高地基土的承載能力和抵抗變形能力。這種方法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、施工周期短、工程造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，在各類(lèi)地基處理中得到廣泛應(yīng)用;同時(shí)這種方法引起的地面振動(dòng)卻對(duì)鄰近建筑物結(jié)構(gòu)安全和正常使用造成一定的影響，其影響評(píng)價(jià)與鑒定對(duì)象所在地的振動(dòng)量和房屋自身結(jié)構(gòu)的抗震性能有關(guān)，關(guān)于建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)損壞影響的評(píng)價(jià)，目前較為普遍采用的是質(zhì)點(diǎn)的峰值振動(dòng)速度及主頻，速度參量與振動(dòng)的能量相關(guān)性較為密切，同時(shí)現(xiàn)有的規(guī)范及其相對(duì)應(yīng)的振動(dòng)的參數(shù)值較多的是速度。同時(shí)，強(qiáng)夯施工引起的振動(dòng)以應(yīng)力波的形式向外傳播，在實(shí)際工程中，振動(dòng)對(duì)臨近建筑物的影響往往涉及的建筑物范圍較廣，所以其振動(dòng)影響安全距離的界定是實(shí)際工作中所面對(duì)的一個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題。文章通過(guò)對(duì)某高速公路采用強(qiáng)夯法處理軟土地基施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試，參照《施工振動(dòng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)影響的容許振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》(初稿)的安全允許振動(dòng)速度幅，分析振動(dòng)測(cè)試結(jié)果，結(jié)合工程周邊的建筑物結(jié)構(gòu)類(lèi)型和現(xiàn)狀，界定安全允許距離，并對(duì)該工程鄰近建筑物提出相應(yīng)的鑒定意見(jiàn)。

1 工程概況

某高速公路位于低山丘陵區(qū)，山巒起伏，其K148+470～K148+550段80 m路基為填方路基，高度約5 m，東西走向，施工方法為對(duì)該段填方路基全寬范圍進(jìn)行強(qiáng)夯處理，夯擊采取先點(diǎn)夯、后滿(mǎn)夯順序進(jìn)行，采用3 000 kN·m沖擊能進(jìn)行強(qiáng)夯。該路基南側(cè)為農(nóng)居點(diǎn)，房屋多為建造于軟弱土層地基的1層～2層泥木結(jié)構(gòu)農(nóng)居房，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，建造于二十世紀(jì)六七十年代，農(nóng)居房與路基邊緣最近距離南約150 m。

2 振動(dòng)測(cè)試

根據(jù)強(qiáng)夯實(shí)際工況，選擇單擊夯擊能3 000 kN·m進(jìn)行地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度測(cè)試，落錘重量為20 t，夯點(diǎn)起落高度15 m，夯擊10次，強(qiáng)夯位置選擇距離農(nóng)居房最近的路基夯點(diǎn)。地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)測(cè)試共分兩部分:農(nóng)居房所在場(chǎng)地地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)測(cè)試，記錄各次夯擊時(shí)農(nóng)居房所在場(chǎng)地地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度;模擬強(qiáng)夯引起的地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)衰減曲線(xiàn)，記錄各次夯擊時(shí)沿直線(xiàn)分布各測(cè)點(diǎn)處的地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度，根據(jù)模擬曲線(xiàn)及安全允許振速，界定填方路基強(qiáng)夯施工的安全允許距離。測(cè)試儀器采用中科測(cè)控TC-4850測(cè)振儀，測(cè)試方向?yàn)樗綑M向(東西向)、水平縱向(南北向)和垂直方向三個(gè)方向的地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度。

3 測(cè)試結(jié)果分析

1)農(nóng)居房所在場(chǎng)地地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

圖1～圖3分別為在3 000 kN·m沖擊能下進(jìn)行強(qiáng)夯施工時(shí)鄰近農(nóng)居房所在場(chǎng)地垂直向、水平縱向、水平橫向的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度隨著落錘次數(shù)的測(cè)試結(jié)果及擬合曲線(xiàn)，可以看出農(nóng)居房所在場(chǎng)地垂直向、水平縱向、水平橫向質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度隨連續(xù)夯錘擊數(shù)增加逐漸增大，但在第6擊，第7擊后質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度基本穩(wěn)定。如第1擊～第6擊垂直向質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度從0.142 cm/s逐漸增加至0.166 cm/s，第 7擊 ～第 10擊垂直向質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度處于0.166 cm/s～0.168 cm/s范圍。

表1 農(nóng)居房所在場(chǎng)地地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度測(cè)試結(jié)果表

參照《施工振動(dòng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)影響的容許振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》(初稿)表2.2-2強(qiáng)夯施工對(duì)建筑物影響的容許振動(dòng)速度，對(duì)應(yīng)城市舊房、鄉(xiāng)鎮(zhèn)自建房振動(dòng)頻率不大于10 Hz時(shí)的豎向和水平允許振動(dòng)速度幅為4 mm/s。本次測(cè)得距離強(qiáng)夯區(qū)域最近的民房處場(chǎng)地的地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度最大值為垂直方向0.168 cm/s、水平縱向質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度0.113 cm/s、水平橫向質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度 0.079 cm/s，該農(nóng)居房所處場(chǎng)地垂直及水平向質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度均小于該類(lèi)房屋安全允許振速，因此，強(qiáng)夯引起的振動(dòng)不影響本次測(cè)試房屋主體結(jié)構(gòu)安全。

2)沿直線(xiàn)分布各測(cè)點(diǎn)處的地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

圖1 垂直方向質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度

圖2 水平縱向（南北向）質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度

表2 沿直線(xiàn)分布各測(cè)點(diǎn)處的地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度測(cè)試結(jié)果表

圖4～圖6分別為在3 000 kN·m沖擊能下進(jìn)行強(qiáng)夯施工時(shí)沿直線(xiàn)分布的不同距離處場(chǎng)地垂直向、水平縱向、水平橫向的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度測(cè)試結(jié)果及擬合曲線(xiàn)，可以看出與夯錘不同距離處場(chǎng)地垂直向、水平縱向、水平橫向質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度隨著距離的增加呈衰減趨勢(shì)，且距離較近處衰減較快，隨距離增加趨于平緩;圖7為沿直線(xiàn)分布的不同距離處場(chǎng)地垂直向、水平縱向、水平橫向的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度測(cè)試結(jié)果的擬合曲線(xiàn)對(duì)比，可以看出與夯錘不同距離處場(chǎng)地垂直向、水平縱向、水平橫向質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度隨著距離的增加有著相似的衰減曲線(xiàn)，參照《施工振動(dòng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)影響的容許振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》(初稿)表2.2-2強(qiáng)夯施工對(duì)建筑物影響的容許振動(dòng)速度，對(duì)應(yīng)城市舊房、鄉(xiāng)鎮(zhèn)自建房振動(dòng)頻率不大于10 Hz時(shí)的豎向和水平允許振動(dòng)速度幅為4 mm/s，次振動(dòng)速度幅對(duì)應(yīng)的安全允許距離約為60 m。

圖3 水平橫向（東西向）質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度

圖4 垂直方向質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度衰減曲線(xiàn)

圖5 水平縱向（南北向）質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度衰減曲線(xiàn)

圖6 水平橫向（東西向）質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度衰減曲線(xiàn)

圖7 各向地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度衰減曲線(xiàn)

4 結(jié)語(yǔ)

1)在3 000 kN·m沖擊能下進(jìn)行強(qiáng)夯施工時(shí)鄰近農(nóng)居房所在場(chǎng)地垂直向、水平縱向、水平橫向的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度隨著落錘次數(shù)增加逐漸增大，在第6，7擊后質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度基本穩(wěn)定。距離強(qiáng)夯施工段最近的農(nóng)居房所處場(chǎng)地垂直及水平向質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度均小于該類(lèi)房屋安全允許振速，因此，強(qiáng)夯引起的振動(dòng)不影響本次測(cè)試房屋主體結(jié)構(gòu)安全。但考慮到強(qiáng)夯段鄰近農(nóng)居房均為年久失修、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，已存在墻體粉刷殼起、瓦片松動(dòng)等問(wèn)題，在此量級(jí)振動(dòng)速度下，人體會(huì)有明顯震感，可能會(huì)引起房屋瓦片滑落、積灰及空鼓的粉刷層脫落等。2)在3 000 kN·m沖擊能下進(jìn)行強(qiáng)夯施工時(shí)沿直線(xiàn)分布的不同距離處場(chǎng)地垂直向、水平縱向、水平橫向的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度隨著距離的增加呈衰減趨勢(shì)，且距離較近處衰減較快，隨距離增加趨于平緩。參照《施工振動(dòng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)影響的容許振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》(初稿)表2.2-2強(qiáng)夯施工對(duì)建筑物影響的容許振動(dòng)速度，對(duì)應(yīng)城市舊房、鄉(xiāng)鎮(zhèn)自建房振動(dòng)頻率不大于10 Hz時(shí)的豎向和水平允許振動(dòng)速度幅為4 mm/s，次振動(dòng)速度幅對(duì)應(yīng)的安全允許距離約為60 m。因此，在本強(qiáng)夯工程中，距離強(qiáng)夯區(qū)60 m以外的房屋，基本上不會(huì)因強(qiáng)夯振動(dòng)引起房屋結(jié)構(gòu)損壞。

［1］吳小波.振動(dòng)與沖擊對(duì)建筑物影響的鑒定方法及工程應(yīng)用［J］.福建建設(shè)科技，2010(1)：15-16.

［2］方 磊，經(jīng) 緋，劉松玉.強(qiáng)夯振動(dòng)影響與構(gòu)筑物安全距離研究［J］.東南大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，31(3)：29-32.

［3］施有志.強(qiáng)夯引起的振動(dòng)規(guī)律及環(huán)境效應(yīng)分析［J］.巖土工程技術(shù)，2007，21(3)：144-148.

［4］雷學(xué)文，白世偉，孟慶山.強(qiáng)夯引起的振動(dòng)規(guī)律及對(duì)建筑物的影響分析［J］.建筑技術(shù)開(kāi)發(fā)，2002，29(12)：20-21.

［5］施工振動(dòng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)影響的容許振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)(初稿)［Z］.