強夯振動影響范圍和建筑安全監(jiān)測評價

賈榮剛

(河北省水利工程局，河北 石家莊 050021)

1 引言

強夯法加固地基施工簡單，費用低，在許多情況下能滿足工程要求，從而在世界范圍內得到廣泛應用。南水北調中線漳古段多個渠道標段渠基土體為濕陷性黃土，采用強夯法對地基土體進行加固處理，可消除黃土的濕陷性。強夯法施工簡便，經濟有效，但強夯施工引起的地基振動會對工地附近的建筑物(包括新建水工建筑物)產生影響，嚴重時會危及周邊建筑物的安全。因此，控制環(huán)境振動影響，保障工地附近建構筑物安全是強夯工程順利實施的關鍵環(huán)節(jié)之一。

2 強夯振動特征及強夯振動影響控制標準

2.1 強夯振動特征

強夯振動特征的描述一般是從振動的三要素(振幅、頻譜和持時)出發(fā)，振幅的大小反應了振動的強弱，而頻譜是對地面中不同頻率成分之間相對強弱關系的描述。持時是指強夯地面振動的持續(xù)時間，并且持時的重要性與結構的累積破壞效應有關。但是，強夯地面振動的持續(xù)時間較短，一般不作為主要考慮參數(shù)，因此，對于強夯地面振動特征的描述主要考慮振幅和頻譜兩個參數(shù)。

2.2 強夯振動控制標準

《強夯地基處理技術規(guī)程》(CECS 279—2010)指出，目前國內還沒有專門的強夯振動安全標準，工程界一般采用國家標準《爆破安全規(guī)程》(GB 6722—2014)的相關規(guī)定。

強夯振動波的傳播方式及衰減規(guī)律與動力機器基礎的振動規(guī)律十分相似，因此，強夯振動影響評價還可以參考動力機器基礎車間和房屋的允許極限振幅標準。

3 強夯施工振動安全監(jiān)測

3.1 漳古段SG3標強夯施工振動安全問題

南水北調中線漳古段SG3標渠基強夯施工段K75+90和K74+410等渠段距離村莊民房較近，環(huán)境振動安全監(jiān)測與評價是保障施工區(qū)域社會和諧的主要監(jiān)控手段。因此，在施工中重點對臺口村和大油村民房、大油村聯(lián)校教學樓等進行強夯振動安全監(jiān)測與評估。

強夯施工段K75+90為填方渠段。渠道右岸夯擊能為3000kN·m，距臺口村民房較近;渠道左岸夯擊能為5000kN·m，距臺口村民房相對較遠。因渠基較低，渠道左岸與右岸形成自然減振溝，同時，為有效降低強夯振動效應，在右岸邊界沿強夯區(qū)段開挖了一條寬1m、深6m的減振溝。

強夯施工段K74+410為半填半挖地段，渠道地基強夯施工夯擊能為3000kN·m。渠道強夯區(qū)距離大油村聯(lián)校和大油村民房較近，為有效降低強夯振動效應，沿渠道強夯區(qū)邊界開挖了一條寬1m、深6m的減振溝。

3.2 臺口村民房強夯振動安全監(jiān)測

3.2.1 測點布置

采用TC 4850型振動監(jiān)測儀，對距強夯區(qū)最近的臺口村四戶民房進行了振動監(jiān)測。具體測點布置見圖1，監(jiān)測點到強夯區(qū)的距離見表1。

圖1 臺口村強夯振動監(jiān)測測點布置

表1 強夯區(qū)與臺口村民房距離

3.2.2 振動監(jiān)測結果

結合強夯正常施工，對強夯區(qū)緊鄰的臺口村四戶民房基礎的振動進行監(jiān)測。夯擊能為3000kN·m和5000kN·m，測點距離160～250m，共進行了31次夯擊，各測點振動最大振速見表2，測點各夯次的振動實測數(shù)據(jù)見下頁表3(節(jié)選)。

表2 臺口村民房基礎實測最大振速值

表3 臺口村測點(民房)強夯振動監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總(節(jié)選)

3.3 大油村民房振動安全監(jiān)測

3.3.1 測點布置

采用TC 4850型振動監(jiān)測儀，選取大油村聯(lián)校和大油村距離強夯區(qū)最近的三戶民房進行振動監(jiān)測。具體測點布置見圖2，距強夯區(qū)距離情況見表4。

圖2 大油村強夯振動監(jiān)測點布置

表4 強夯區(qū)與大油村民房距離

3.3.2 振動監(jiān)測結果

對大油村三戶民房基礎和聯(lián)校樓房基礎的振動監(jiān)測。共進行了振動測試35夯次，各點實測最大振速值見表5，測點各夯次的振動實測數(shù)據(jù)見下頁表6(節(jié)選)。

表5 大油村民房基礎實測最大振速值

表6 大油村測點(民房)強夯振動監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總(節(jié)選)

4 建筑物強夯振動安全評價

4.1 強夯振動的評價指標

SG3標強夯施工區(qū)域涉及到的建(構)筑物有:新建排水涵洞、倒虹吸、分水閘等，公路改建的新建橋梁和橋涵等，均為混凝土鋼筋結構，按新澆混凝土(齡期:初凝3d)安全允許值考慮;周邊村莊民房多為一層到二層的磚混結構，大油村聯(lián)校為新建的三層框架結構，按一般磚房、非抗震結構考慮。

依據(jù)爆破安全規(guī)程(GB 6722—2003)6.2.2條款規(guī)定，強夯施工期間采取較為嚴格的安全控制指標，見表7。

表7 建筑物振動安全允許標準 單位:cm/s

4.2 評價結果

4.2.1 新建混凝土建(構筑物)

在強夯振動試驗期間，試夯區(qū)鄰近新建大油村北交通橋(橋梁和橋涵)距離175～188m;鄰近的油村溝坡水排水倒虹吸，距離大于300m，試驗期間，共進行了2000kN·m、3000kN·m、4000kN·m三種夯擊能，累計26次夯擊試驗。實測結果為:交通橋梁和倒虹吸混凝土結構基礎振速均低于儀器設定的觸發(fā)值0.05cm/s，處于安全狀態(tài)。

4.2.2 臺口村民房

強夯加固施工期，對臺口村緊鄰強夯區(qū)的四戶民房進行了31次基礎振動監(jiān)測，實測三個方向的最大振動速度為:

水平徑向振速值為0.13cm/s，主振頻率9.3Hz;

水平切向振速值為0.17cm/s，主振頻率7.4Hz;

垂直方向振速值為0.36cm/s，主振頻率12.5Hz。

四戶民房均為一般磚混結構，工程采用的振動安全允許值為1.0cm/s，實測均小于允許值，施工期房屋結構處于安全狀態(tài)。

4.2.3 大油村民房

強夯加固施工期，對大油村緊鄰強夯區(qū)的三戶民房進行了35次基礎振動監(jiān)測，實測三個方向的最大振動速度為:

水平徑向振速值為0.20cm/s，主振頻率5.9Hz;水平切向振速值為0.13cm/s，主振頻率5.8Hz;

垂直方向振速值為0.15cm/s，主振頻率8.8Hz。

三戶民房均為一般磚混結構，工程采用的振動安全允許值為1.0cm/s，實測均小于允許值，施工期房屋結構處于安全狀態(tài)。

4.2.4 大油村聯(lián)校

大油村聯(lián)校為新建的村辦小學，教學樓為三層的框架結構，共進行了35次基礎振動監(jiān)測，實測三個方向的最大振動速度為:

水平徑向振速值為0.08cm/s，主振頻率5.0Hz;水平切向振速值為0.07cm/s，主振頻率5.0Hz;垂直方向振速值為 0.12cm/s，主振頻率 8.9Hz。工程采用的振動安全允許值為1.0cm/s，實測均小于允許值，施工期大油村聯(lián)校教學樓結構處于安全狀態(tài)。

5 結語

在工程強夯施工期開展了環(huán)境振動安全監(jiān)測，根據(jù)工程提出的安全控制標準和試驗研究成果，對施工環(huán)境中的建(構)筑物進行了安全監(jiān)測評價，得到的強夯施工參數(shù)正確，工程質量可靠、環(huán)境安全穩(wěn)定。