組合錘法錘擊次數(shù)對場地的振動影響研究

張文濤陳雅芳 鄒錦華 鮑鉛鉛 李俊豪 劉 梅 劉獻剛

（1.東華理工大學土木與建筑工程學院，江西 南昌 330031；2.江西中恒建設(shè)集團特種軟基公司，江西 南昌 330052）

組合錘法[1-3]是基于普通強夯法與強夯置換法，逐步改進、完善而衍生出來的一種新型地基處理施工工法。該工法在很大程度上融合了普通強夯法與強夯置換法的優(yōu)勢，除了在一般碎石土、粉土、粉質(zhì)黏土等場地可以應(yīng)用外，在處理工程素填土、雜填土、含淺層淤泥或淤泥質(zhì)黏土、工程建筑殘渣等場地具有很好的加固效果。隨著城市化進程的高速推進，城市用地日趨緊張，故而棚戶改造工程也是近年來的一項重要民生工程，除此之外，工程建筑廢渣堆積場地也開始被處理用于工程建設(shè)，在城區(qū)內(nèi)，尤其附近存在住宅、辦公用樓時，采用組合錘法處理地基時，夯擊次數(shù)對場地振動的影響是工程中需考慮的重要問題。本文結(jié)合南昌市小藍某工程場地，對組合錘法的錘擊次數(shù)對場地振動效應(yīng)的影響開展了相應(yīng)的研究。

1 組合錘施工原理

組合錘強夯法先采用柱錘將地基土錘擊到一定標準深度后，如果未達收錘指標，則需采用原地基土回填后夯實。根據(jù)收錘標準依次選用中錘、扁錘對土體進行夯實加密，最后形成一個下小上大的一個擠密增強墩體。組合錘施工過程中通過柱錘能夠快速形成置換體，便于控制置換深度；可以通過中錘來增加置換墩的直徑，提高置換率；利用扁錘提高一定深度內(nèi)土體的密實度與抗剪強度，形成硬殼層，最終形成符合建筑用地需求的復(fù)合地基[4-5]。

2 場地測試方案

本次試驗采用現(xiàn)場測試，組合錘錘重10t，落距30m，通過891型振動信號監(jiān)測傳感器和東華動態(tài)數(shù)采儀進行動態(tài)數(shù)據(jù)的采集。分別在現(xiàn)場施工點距錘擊源15m、30m、50m、100m處布置了3個（沿水平東西、南北和豎向分布）加速度監(jiān)測計。

3 錘擊次數(shù)對場地振動影響分析

影響組合錘施工振動效果的因素有場地條件、錘頭型號、錘擊數(shù)等，本文主要分析組合錘錘擊次數(shù)對場地振動的影響。在距點源50m的測點，以組合錘法連續(xù)錘擊6次的振動加速度進行了監(jiān)測。所有錘擊施工在800s內(nèi)完成。

本文選取施工過程中的1、3、5錘（其中第1、3、5錘所處時段分別為0～40s、90s～140s、320s～420s）監(jiān)測加速度結(jié)果進行分析。采用基線校正和傅立葉變化將第1錘、第3錘、第5錘的水平東西、南北及豎向加速度測試結(jié)果進行了時域、頻域分析，結(jié)果如圖1～圖3所示。

由加速度時程全曲線可知組合錘錘擊數(shù)為1、3、5的場地振動加速度峰值，見表1。組合錘法施工時，同一測點第1、3、5的場地振動加速度峰值，見表1。組合錘法施工時，同一測點第1、3、5的水平東西向振動加速度峰值分別為7.1cm/s2，20.5cm/s2和32.1cm/s2；水平南北向加速度峰值分別為7.2cm/s2，68.1cm/s2和71.4cm/s2；豎向加速度峰值分別為7.5cm/s2，17.4cm/s2，141.5cm/s2。在圖1～圖3中，各錘擊次數(shù)下不論是水平東西、南北向還是豎向，隨著錘擊次數(shù)的增加場地基頻受到影響，由100Hz～300Hz變?yōu)?0Hz～45Hz。

圖1 水平東西向振動加速度時程曲線和頻譜曲線

圖2 水平南北向振動加速度時程曲線和頻譜曲線

圖3 豎向振動加速度時程曲線和頻譜曲線

表1 組合錘錘擊數(shù)為1、3、5的振動加速度峰值測試結(jié)果表

加速度峰值和頻譜特征呈現(xiàn)如下特點：

（1）采用組合錘法施工時，場地監(jiān)測的水平東西向、水平南北向及豎向振動加速度峰值均隨著錘擊數(shù)的增加而變大。

（2）組合錘施工次數(shù)由1增加到3錘時，由第3錘增加到第5錘時，豎向振動加速度峰值增長速率有所提升，水平向振動加速度峰值增長速率呈現(xiàn)相反的趨勢。

（3）隨著錘擊次數(shù)的增加，場地基頻會由高頻逐漸過渡到低頻。

4 結(jié)語

組合錘法在對地基進行加固處理時，錘擊次數(shù)對場地振動加速度峰值和場地基頻帶來一定程度的影響，主要是因為在強夯施工過程中，土層發(fā)生壓縮變形，隨著夯擊次數(shù)的增加,土體密實程度得以提高，振動中產(chǎn)生的能量波傳遞的速率也更高。因此，可根據(jù)建筑用途設(shè)計合理的組合錘錘擊次數(shù)，以達到最優(yōu)組合效果。