大廣高速S30標(biāo)壓路機(jī)施工振動監(jiān)測案例分析

劉亞強(qiáng)

摘 要：大廣高速S30標(biāo)壓路機(jī)施工過程中對臨近施工現(xiàn)場的建筑物的質(zhì)點振動速度及振動頻率的進(jìn)行監(jiān)測，以監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)確定壓路機(jī)施施工時振動的影響程度，并根據(jù)我國現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，判別施工振動對周邊建筑物的影響程度。

關(guān)鍵詞：大廣高速；施工振動；全程監(jiān)測

前言：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《中國地震烈度表》和《建筑工程容許振動標(biāo)準(zhǔn)》中的相關(guān)規(guī)定的要求，振動強(qiáng)烈的工程施工區(qū)域周邊存在工業(yè)或民用建筑物及其它可能受工程振動影響的建（構(gòu)）筑物時，必須邀請有資質(zhì)的第三方單位對施工振動進(jìn)行全程監(jiān)測，以達(dá)到保障建（構(gòu)）筑物結(jié)構(gòu)安全的目的。

大廣高速S30標(biāo)壓路機(jī)施工檢測場地位于從化市城郊街塘下村十社門口埔附近，為保障施工過程中不對周圍建（構(gòu)）筑物的結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生不利的影響，受中鐵十二集團(tuán)有限公司大廣高速S30標(biāo)項目經(jīng)理部委托對該施工場地進(jìn)行全程監(jiān)測，以確定施工振動對周邊村莊民房建筑結(jié)構(gòu)安全的影響程度，以監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)確定壓路機(jī)施施工時振動的影響程度，為預(yù)防糾紛保留法律依據(jù)，對不利影響做出相應(yīng)的處理措施。

一、振動監(jiān)測環(huán)境及監(jiān)測儀器介紹

（一）振動監(jiān)測環(huán)境介紹。大廣高速S30標(biāo)壓路機(jī)施工檢測場地位于從化市城郊街塘下村十社門口埔，檢測區(qū)域道路一側(cè)最近8-50米距離上零散分布著眾多民居，多為2至3層磚混結(jié)構(gòu)。

（二）監(jiān)測儀器介紹。監(jiān)測儀器使用TC-4850型工程振動監(jiān)測儀，該儀器系統(tǒng)由振動速度傳感器、4850采集記錄儀、筆記本電腦以及專用的分析處理軟件、供電系統(tǒng)及其它附屬設(shè)施組成，可同時測量多個分向的振動速度量及振動頻率。該型儀器性能優(yōu)良，靈敏度高，廣泛應(yīng)用在公路、鐵路、橋梁、大壩、建筑、隧道、石場、礦場、定向拆除等有工程振動監(jiān)測需要的現(xiàn)場，同時也被國內(nèi)各大專院校、科研院所和監(jiān)理方用于科研教學(xué)和工程振動環(huán)境監(jiān)理評估，儀器使用前經(jīng)過嚴(yán)格標(biāo)定計量。儀器系統(tǒng)性能指標(biāo)如下。

通道數(shù)：3通道并行采集；采樣率：1kHz～50KHz ，多檔可調(diào)；直流精度：誤差小于0.5%；讀數(shù)精度：達(dá)到1‰；振動速度傳感器性能指標(biāo)：轉(zhuǎn)換靈敏度：270、600（mv/cm/s），橫向靈敏度：10%，頻帶范圍：5-500Hz，最大位移：4mm，最大速度：35 cm/s，輸出阻抗：0.4/2.7 kΩ

進(jìn)行壓路機(jī)施工時將儀器架設(shè)在預(yù)先布設(shè)好的監(jiān)測點上，施工引起的振動由振源經(jīng)過地下介質(zhì)傳播到地面，振動傳感器監(jiān)測到振動信號后，將其轉(zhuǎn)換成電信號送入數(shù)據(jù)采集器中完成放大、采集等一系列工作。手提電腦通過通訊接口與數(shù)據(jù)采集器相連接，可監(jiān)控儀器的工作狀況，記錄實時測量數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)處理工作。

二、監(jiān)測實施過程

振動監(jiān)測布置的監(jiān)測點選取在有代表性的受保護(hù)建筑物內(nèi)振動感覺較明顯且受外界干擾較少（人員車輛流動較少或遠(yuǎn)離附近非爆破工程造成的振動源）位置上進(jìn)行監(jiān)測，確保了整個監(jiān)測過程真實可信、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、合理有序。

經(jīng)過施工現(xiàn)場周邊環(huán)境調(diào)查分析后確定此次施工8個監(jiān)測點進(jìn)行監(jiān)測（圖1），每個監(jiān)測點布置振動測量儀器系統(tǒng)一套，均進(jìn)行垂直向、水平徑向和水平切向三個分向振動速度量及振動頻率的監(jiān)測。

三、振動監(jiān)測及計算

振動監(jiān)測的考慮重點是保障周邊臨近壓路機(jī)施工位置的建（構(gòu)）筑物結(jié)構(gòu)安全。監(jiān)測伴隨施工同步進(jìn)行，做到了慎密細(xì)致，所有參數(shù)均經(jīng)現(xiàn)場確認(rèn)并有據(jù)可查。

本次壓路機(jī)施工振動檢測共布置8個檢測點，每個檢測點均檢測了2015年4月17日09：30至11：00時間段內(nèi)壓路機(jī)施工振動數(shù)據(jù)，每個檢測點各選取了12組典型的振動數(shù)據(jù)，8個檢測點共計選取了96組壓路機(jī)施工振動數(shù)據(jù)，每組振動數(shù)據(jù)包括三個分向的振動速度量以及主振頻率，一共得到576個與壓路機(jī)施工振動影響有關(guān)的振動參數(shù)。通過振動速度計算公式

公式中：Vt為塌落引起的地面振動速度，單位cm/s；M為下落構(gòu)件的質(zhì)量，單位為T（噸）；g是重力加速度，9.8m/s2；H是構(gòu)件的高度，單位為m（米）；δ為地面介質(zhì)的破壞強(qiáng)度，一般取10Mpa；R為觀測點至沖擊地面中心的距離，單位為m（米）；K、β為塌落振動速度衰減系數(shù)和指數(shù)（通常K取3.37～4.09；β取-1.66～-1.80），其值是在地面沒有開挖溝槽、不壘筑土墻減振措施的條件下。當(dāng)在地面開挖溝槽、壘筑土墻改變構(gòu)件觸地狀況時，塌落振動將明顯減小，塌落振動速度公式中衰減系數(shù)K僅為原狀地面的1/3～1/4。）

四、數(shù)據(jù)處理

本次振動控制標(biāo)準(zhǔn)的確定，本次該施工區(qū)所處位置特殊，為避免壓路機(jī)施工對施工區(qū)域周圍的建筑結(jié)構(gòu)造成損害，必須將壓路機(jī)施工引起的振動控制在允許的范圍內(nèi)，以防引起不必要的糾紛，施工區(qū)域周圍的建筑結(jié)構(gòu)情況不同，再加上考慮到本次施工是一個長期重復(fù)的作業(yè)過程、該區(qū)域施工環(huán)境的復(fù)雜性以及周邊建筑的地基情況等因素，本次需要進(jìn)行檢測區(qū)域周圍的建筑結(jié)構(gòu)大部分屬于居住建筑，小部分屬于工業(yè)建筑與公共建筑，按照“就低不就高”的原則，應(yīng)選定《建筑工程容許振動標(biāo)準(zhǔn)》（GB50868-2013）居住建筑作為下限基礎(chǔ)容許振動速度峰值控制標(biāo)準(zhǔn)，即建筑物的安全允許振速不超過0.2cm/s—0.7cm/s，但下列因素必須加以考慮：①施工區(qū)域周圍的住宅建筑沒有經(jīng)過詳細(xì)的安全抗震設(shè)計，多數(shù)民居建筑的地基采用天然基礎(chǔ)；②該施工場地的壓路機(jī)施工是一個重復(fù)持續(xù)的過程，振動效應(yīng)的累積疊加可能導(dǎo)致較小的振速產(chǎn)生較大的地震效應(yīng)；③根據(jù)記錄波形的頻譜分析結(jié)果可以看出，此次檢測的壓路機(jī)施工振動其主頻最高的達(dá)到64.51Hz，最低的僅為10.36Hz，主振頻率大多數(shù)還是集中在10Hz到20Hz之間，其中以15Hz上下最為常見。

根據(jù)以上因素，結(jié)合本次檢測區(qū)域的各種情況綜合考量后，根據(jù)記錄波形的頻譜分析結(jié)果，此次檢測采用頂層樓面容許振動速度峰值（1 Hz～50 Hz）為0.5cm/s與基礎(chǔ)容許振動速度峰值（10 Hz～50 Hz）為0.5cm/s安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價，對于未達(dá)到國家現(xiàn)行抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的城市舊房和鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）村未經(jīng)過正規(guī)設(shè)計自行建造的房屋的容許振動值，計算為0.5cm/s×70﹪=0.35cm/s，即本次檢測安全允許振動速度為V≤0.35cm/s。

五、結(jié)論

根據(jù)以上控制標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，結(jié)合檢測數(shù)據(jù)處理結(jié)果，對于本次大廣高速S30標(biāo)壓路機(jī)施工產(chǎn)生振動對從化市城郊街塘下村等周邊建筑結(jié)構(gòu)影響進(jìn)行的振動檢測而言，2015年4月17日的大廣高速S30標(biāo)K167+875至K168+000段壓路機(jī)施工檢測到的所有與壓路機(jī)施工振動相關(guān)的數(shù)據(jù)均低于安全控制標(biāo)準(zhǔn)，從化市城郊街塘下村布設(shè)的八個檢測點記錄到的最大振動數(shù)據(jù)0.19cm/s，約相當(dāng)于安全控制標(biāo)準(zhǔn)0.35cm/s的百分之五十四?？梢哉J(rèn)為，該種工況條件下大廣高速S30標(biāo)壓路機(jī)施工產(chǎn)生振動符合國家相關(guān)安全規(guī)范的要求，不會對從化市城郊街塘下村內(nèi)施工區(qū)域周邊的村民房屋與其他建（構(gòu)）筑物的主體建筑結(jié)構(gòu)安全造成破壞。