振動(dòng)測(cè)試在監(jiān)測(cè)強(qiáng)夯地基施工中的應(yīng)用

黃啟春 景朋濤

（山東正元地理信息工程有限責(zé)任公司，山東濟(jì)南 250101）

振動(dòng)測(cè)試在監(jiān)測(cè)強(qiáng)夯地基施工中的應(yīng)用

黃啟春 景朋濤

（山東正元地理信息工程有限責(zé)任公司，山東濟(jì)南 250101）

介紹了強(qiáng)夯振動(dòng)測(cè)試的原理和方法，通過(guò)測(cè)試強(qiáng)夯振動(dòng)的速度與距離的關(guān)系分析了強(qiáng)夯對(duì)建筑物的影響，確定了強(qiáng)夯振動(dòng)的衰減規(guī)律，從而為類(lèi)似工程施工提供依據(jù)。

振動(dòng)，安全距離，安全允許振速

0 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，城市工程建設(shè)的需要，常會(huì)遇到諸如強(qiáng)夯振動(dòng)、工程爆破等危及到周?chē)ㄖ铮踔烈鸸こ碳m紛，從而直接影響到工程的正常進(jìn)行或人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。在日常生活中，由于強(qiáng)夯振動(dòng)而引起建筑物開(kāi)裂受損的工程糾紛時(shí)有發(fā)生。因此如何科學(xué)地監(jiān)測(cè)工程振動(dòng)所引起的地震動(dòng)烈度來(lái)評(píng)價(jià)震害等級(jí)，及時(shí)消除居民的不必要的懼怕心理，這是一項(xiàng)具有實(shí)際開(kāi)發(fā)意義的測(cè)試工作。

1 方法原理

強(qiáng)夯時(shí)在地基中產(chǎn)生體波和面波。面波在地基表面?zhèn)鞑ィ沟鼗砻娈a(chǎn)生松動(dòng)，對(duì)地基壓密不利。對(duì)地基起加固作用的是縱波和橫波。縱波通過(guò)推拉運(yùn)動(dòng)，逐漸使土骨架解體，孔隙水壓力增加，土體固結(jié);而橫波則使解體的土顆粒振動(dòng)重新排列更加密實(shí)。隨著加固深度的增加，縱波強(qiáng)度衰減，而壓密作用也逐漸減小，同時(shí)振動(dòng)將對(duì)附近的建筑物和人體產(chǎn)生危害。

強(qiáng)夯振動(dòng)在許多方面與地震相似，振動(dòng)源在振動(dòng)時(shí)，其中一部分能量轉(zhuǎn)化為地震波從振源向各個(gè)方向傳播，引起地面的運(yùn)動(dòng)。離振源越近，這種地面運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)強(qiáng)度越高;反之，強(qiáng)度就越低。當(dāng)振動(dòng)強(qiáng)度超過(guò)一定程度時(shí)，就會(huì)對(duì)建筑物造成破壞。

彈性地震波的傳播過(guò)程是一個(gè)行進(jìn)的擾動(dòng)，也是能量從介質(zhì)的一點(diǎn)傳遞給另一點(diǎn)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(guò)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(zhì)的某一點(diǎn)發(fā)生擾動(dòng)，就有波從這一點(diǎn)向各個(gè)方向輻射。若所有質(zhì)點(diǎn)都平行于波的傳播方向運(yùn)動(dòng)，這種波稱(chēng)為縱波（P波）;若所有質(zhì)點(diǎn)都垂直于波的傳播方向運(yùn)動(dòng)，這種波稱(chēng)為橫波（S波）。

2 測(cè)試物理量的選擇及安全振動(dòng)速度值

為了避免工程振動(dòng)時(shí)地震波對(duì)周?chē)ㄖ镌斐蓳p害，GB 6722-2003爆破安全規(guī)程及GB/T 17742-1999中國(guó)地震烈度表以地面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度為監(jiān)控物理量，明確規(guī)定了施工中不同建筑物、構(gòu)筑物的安全振動(dòng)值。其中當(dāng)主振頻率小于10 Hz時(shí)，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(jié)構(gòu)房屋安全允許振速為3.0 cm/s～4.0 cm/s。

振動(dòng)幅度最大時(shí)的頻率稱(chēng)為主振頻率。用記錄的最大振幅的周期所表示的時(shí)間，根據(jù)公式f=計(jì)算出，當(dāng)強(qiáng)夯的主振頻率

屬于小于10 Hz的范圍內(nèi)，故以上述規(guī)定為依據(jù)，且取最小安全允許振速為判定安全距離的標(biāo)準(zhǔn)。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

某工程其地基為碎石回填地基，在進(jìn)行強(qiáng)夯施工中，直接影響周?chē)ㄖ锏陌踩瑸榇藢?duì)工程場(chǎng)地的強(qiáng)夯施工進(jìn)行了振動(dòng)測(cè)試，分析強(qiáng)夯作業(yè)對(duì)附近構(gòu)筑物、設(shè)施的影響。

采用的強(qiáng)夯施工相關(guān)參數(shù)如下:

強(qiáng)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(qiáng)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(cè)點(diǎn)布置

本次測(cè)試共布設(shè)19個(gè)測(cè)點(diǎn)，每一個(gè)測(cè)點(diǎn)均按徑向、切向、垂直向三個(gè)方向設(shè)置不同的拾震器，分別記錄徑向、切向、垂直向三個(gè)不同的振動(dòng)分量。為了充分保證振動(dòng)測(cè)試的客觀性及建筑物的安全，我們記錄了1號(hào)～6號(hào)夯點(diǎn)的打夯全過(guò)程，取整個(gè)工作過(guò)程中的每一個(gè)測(cè)點(diǎn)的各分向振動(dòng)的瞬時(shí)合成最大值作為計(jì)算依據(jù)（振動(dòng)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1～表6），分析振動(dòng)對(duì)建筑物的影響。

表1 夯點(diǎn)1（6 000 kN·m）各測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)

表2 夯點(diǎn)2（6 000 kN·m）各測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)

表3 夯點(diǎn)3（6 000 kN·m）各測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)

表4 夯點(diǎn)4（15 000 kN·m）各測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)

3.3 測(cè)試儀器及測(cè)試原理

測(cè)試儀器:

1）SR-VM1016振動(dòng)檢測(cè)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(diǎn)5（15 000 kN·m）各測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)

表6 夯點(diǎn)6（15 000 kN·m）各測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)

振動(dòng)測(cè)試原理:拾震器將地面振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，該信號(hào)由信號(hào)采集器處理后，再送至計(jì)算機(jī)中儲(chǔ)存。資料分析處理時(shí)，用計(jì)算機(jī)將儲(chǔ)存的信號(hào)進(jìn)行分析與計(jì)算，從而得出該點(diǎn)的振動(dòng)數(shù)據(jù)（見(jiàn)圖1）。

圖1 強(qiáng)夯振動(dòng)波形圖

3.4 測(cè)試結(jié)果

測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1～表6。

3.5 安全距離的計(jì)算

根據(jù)表1～表6中所列數(shù)據(jù)，用線(xiàn)性回歸的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，導(dǎo)出本次施工時(shí)，振動(dòng)速度與距離的關(guān)系:

其中，V為某一點(diǎn)的振動(dòng)速度值，cm/s;R為該點(diǎn)到夯點(diǎn)的距離，m。

由上述公式可以計(jì)算出安全振動(dòng)速度V相對(duì)應(yīng)的安全距離R，見(jiàn)表7，表8。

表7 6 000 kN·m強(qiáng)夯在無(wú)防震溝條件下各種建筑物安全振動(dòng)速度與安全距離對(duì)應(yīng)關(guān)系表

表8 15 000 kN·m強(qiáng)夯在無(wú)防震溝條件下各種建筑物安全振動(dòng)速度與安全距離對(duì)應(yīng)關(guān)系表

4 結(jié)語(yǔ)

強(qiáng)夯所引起的振動(dòng)對(duì)周?chē)ㄖ锏臄_動(dòng)影響，不僅與建筑物附近地面振動(dòng)的最大振動(dòng)速度、振幅、振幅頻率有關(guān)，而且與土質(zhì)、建筑物本身的強(qiáng)度及剛度等有著密切的關(guān)系。本文通過(guò)對(duì)強(qiáng)夯振動(dòng)的測(cè)試得出以下幾點(diǎn)結(jié)論:1）本次測(cè)試工作中所測(cè)構(gòu)筑物在測(cè)試夯點(diǎn)的強(qiáng)夯影響范圍內(nèi)，所測(cè)構(gòu)筑物在測(cè)試夯點(diǎn)強(qiáng)夯時(shí)處于安全允許范圍內(nèi)。2）本次測(cè)試為單點(diǎn)強(qiáng)夯，建議多點(diǎn)強(qiáng)夯時(shí)不應(yīng)同時(shí)落錘、強(qiáng)夯點(diǎn)離構(gòu)筑物的距離應(yīng)大于安全距離、強(qiáng)夯施工時(shí)應(yīng)從離構(gòu)筑物遠(yuǎn)處向近處施工、同時(shí)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)巡視、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。3）在場(chǎng)地施工之前，夯點(diǎn)與構(gòu)筑物之間必須挖好防震溝。建議防震溝深度不小于現(xiàn)有防震溝深度、寬度，防震溝長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足對(duì)周邊構(gòu)筑物形成有效防震，減小強(qiáng)夯振動(dòng)危害。

［1］褚宏亮.強(qiáng)夯施工振動(dòng)影響評(píng)價(jià)［J］.巖土工程界，2004 （11）：9.

［2］楊龍才.強(qiáng)夯施工對(duì)環(huán)境振動(dòng)的影響分析［J］.華東交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（4）：18-19.

［3］歐陽(yáng)立勝，王迪潔.強(qiáng)夯地震效應(yīng)淺析［J］.華南地震，2004 （3）：96-100.

［4］尹堅(jiān)，張良濤.地基強(qiáng)夯振動(dòng)測(cè)試分析及防震措施［J］.鐵道工程學(xué)報(bào)，2009（4）：61-62.

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［6］楊龍才，王炳龍.強(qiáng)夯對(duì)環(huán)境振動(dòng)的影響分析［J］.華東交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（4）：16-20.

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