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

      2014-07-17 07:21:00曹永輝張?zhí)旆?/span>
      山西建筑 2014年14期
      關(guān)鍵詞:農(nóng)居質(zhì)點(diǎn)建筑物

      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].

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