振動測試在監測強夯地基施工中的應用

黃啟春 景朋濤

（山東正元地理信息工程有限責任公司，山東濟南 250101）

振動測試在監測強夯地基施工中的應用

黃啟春 景朋濤

（山東正元地理信息工程有限責任公司，山東濟南 250101）

介紹了強夯振動測試的原理和方法，通過測試強夯振動的速度與距離的關系分析了強夯對建筑物的影響，確定了強夯振動的衰減規律，從而為類似工程施工提供依據。

振動，安全距離，安全允許振速

0 引言

隨著國民經濟建設的迅速發展，城市工程建設的需要，常會遇到諸如強夯振動、工程爆破等危及到周圍建筑物，甚至引起工程糾紛，從而直接影響到工程的正常進行或人民的生命和財產安全。在日常生活中，由于強夯振動而引起建筑物開裂受損的工程糾紛時有發生。因此如何科學地監測工程振動所引起的地震動烈度來評價震害等級，及時消除居民的不必要的懼怕心理，這是一項具有實際開發意義的測試工作。

1 方法原理

強夯時在地基中產生體波和面波。面波在地基表面傳播，使地基表面產生松動，對地基壓密不利。對地基起加固作用的是縱波和橫波。縱波通過推拉運動，逐漸使土骨架解體，孔隙水壓力增加，土體固結;而橫波則使解體的土顆粒振動重新排列更加密實。隨著加固深度的增加，縱波強度衰減，而壓密作用也逐漸減小，同時振動將對附近的建筑物和人體產生危害。

強夯振動在許多方面與地震相似，振動源在振動時，其中一部分能量轉化為地震波從振源向各個方向傳播，引起地面的運動。離振源越近，這種地面運動的振動強度越高;反之，強度就越低。當振動強度超過一定程度時，就會對建筑物造成破壞。

彈性地震波的傳播過程是一個行進的擾動，也是能量從介質的一點傳遞給另一點的反映。施加在彈性體中的力不能立刻傳到物體的各部分，而是通過力所引起的形變，以彈性波的形式逐漸傳播至物體的各部分。如果在彈性介質的某一點發生擾動，就有波從這一點向各個方向輻射。若所有質點都平行于波的傳播方向運動，這種波稱為縱波（P波）;若所有質點都垂直于波的傳播方向運動，這種波稱為橫波（S波）。

2 測試物理量的選擇及安全振動速度值

為了避免工程振動時地震波對周圍建筑物造成損害，GB 6722-2003爆破安全規程及GB/T 17742-1999中國地震烈度表以地面質點振動速度為監控物理量，明確規定了施工中不同建筑物、構筑物的安全振動值。其中當主振頻率小于10 Hz時，一般磚房、非抗震的大型砌塊建筑物安全允許振速為2.0 cm/s～2.5 cm/s;鋼筋混凝土結構房屋安全允許振速為3.0 cm/s～4.0 cm/s。

振動幅度最大時的頻率稱為主振頻率。用記錄的最大振幅的周期所表示的時間，根據公式f=計算出，當強夯的主振頻率

屬于小于10 Hz的范圍內，故以上述規定為依據，且取最小安全允許振速為判定安全距離的標準。

3 工程實例

3.1 工程概況

某工程其地基為碎石回填地基，在進行強夯施工中，直接影響周圍建筑物的安全，為此對工程場地的強夯施工進行了振動測試，分析強夯作業對附近構筑物、設施的影響。

采用的強夯施工相關參數如下:

強夯夯擊能:6 000 kN·m，夯錘重量:29.8 t，夯錘落距: 21.3 m，主夯一遍，夯擊10擊;強夯夯擊能:15 000 kN·m，夯錘重量:65.6 t，夯錘落距:22.9 m，主夯一遍，夯擊25擊。

3.2 測點布置

本次測試共布設19個測點，每一個測點均按徑向、切向、垂直向三個方向設置不同的拾震器，分別記錄徑向、切向、垂直向三個不同的振動分量。為了充分保證振動測試的客觀性及建筑物的安全，我們記錄了1號～6號夯點的打夯全過程，取整個工作過程中的每一個測點的各分向振動的瞬時合成最大值作為計算依據（振動數據見表1～表6），分析振動對建筑物的影響。

表1 夯點1（6 000 kN·m）各測點實測振動數據

表2 夯點2（6 000 kN·m）各測點實測振動數據

表3 夯點3（6 000 kN·m）各測點實測振動數據

表4 夯點4（15 000 kN·m）各測點實測振動數據

3.3 測試儀器及測試原理

測試儀器:

1）SR-VM1016振動檢測儀（武漢中巖科技有限公司）;

2）PS-4.5B，PSH-4.5B型拾震器（武漢中巖科技有限公司）;速度靈敏度:27.7 V/m/s～29.2 V/m/s。

表5 夯點5（15 000 kN·m）各測點實測振動數據

表6 夯點6（15 000 kN·m）各測點實測振動數據

振動測試原理:拾震器將地面振動轉換成電信號，該信號由信號采集器處理后，再送至計算機中儲存。資料分析處理時，用計算機將儲存的信號進行分析與計算，從而得出該點的振動數據（見圖1）。

圖1 強夯振動波形圖

3.4 測試結果

測試結果見表1～表6。

3.5 安全距離的計算

根據表1～表6中所列數據，用線性回歸的數理統計方法，導出本次施工時，振動速度與距離的關系:

其中，V為某一點的振動速度值，cm/s;R為該點到夯點的距離，m。

由上述公式可以計算出安全振動速度V相對應的安全距離R，見表7，表8。

表7 6 000 kN·m強夯在無防震溝條件下各種建筑物安全振動速度與安全距離對應關系表

表8 15 000 kN·m強夯在無防震溝條件下各種建筑物安全振動速度與安全距離對應關系表

4 結語

強夯所引起的振動對周圍建筑物的擾動影響，不僅與建筑物附近地面振動的最大振動速度、振幅、振幅頻率有關，而且與土質、建筑物本身的強度及剛度等有著密切的關系。本文通過對強夯振動的測試得出以下幾點結論:1）本次測試工作中所測構筑物在測試夯點的強夯影響范圍內，所測構筑物在測試夯點強夯時處于安全允許范圍內。2）本次測試為單點強夯，建議多點強夯時不應同時落錘、強夯點離構筑物的距離應大于安全距離、強夯施工時應從離構筑物遠處向近處施工、同時加強現場巡視、發現問題及時處理。3）在場地施工之前，夯點與構筑物之間必須挖好防震溝。建議防震溝深度不小于現有防震溝深度、寬度，防震溝長度應滿足對周邊構筑物形成有效防震，減小強夯振動危害。

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Application of vibration test in monitoring the dynam ic foundation construction

HUANG Qi-chun JING Peng-tao

（Shandong Zhengyuan Geological Information Engineering Co.，Ltd，Ji’nan 250101，China）

This paper introduces the dynamic vibration testing principles and methods，analyzes the impacts of dynamic upon buildings by testing the relationship between dynamic vibration velocity and distance，and determines the attenuation law，so as to provide basis for similar engineering construction.

vibration，safe distance，safety vibration velocity

TU459.9

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.19.080

1009-6825（2012）19-0088-03

2012-03-21

黃啟春（1976-），男，工程師