強夯施工對鄰近軟土地基建筑物的振動影響分析

曹永輝 張天峰

(1.杭州市房屋安全鑒定檢測中心有限公司，浙江杭州 310003;2.杭州拱墅區農轉居公寓建設開發有限公司，浙江杭州 310003)

強夯法通過重錘從高處落下給地基土以沖擊和振動，提高地基土的承載能力和抵抗變形能力。這種方法具有設備簡單、施工周期短、工程造價低等優點，在各類地基處理中得到廣泛應用;同時這種方法引起的地面振動卻對鄰近建筑物結構安全和正常使用造成一定的影響，其影響評價與鑒定對象所在地的振動量和房屋自身結構的抗震性能有關，關于建筑結構振動損壞影響的評價，目前較為普遍采用的是質點的峰值振動速度及主頻，速度參量與振動的能量相關性較為密切，同時現有的規范及其相對應的振動的參數值較多的是速度。同時，強夯施工引起的振動以應力波的形式向外傳播，在實際工程中，振動對臨近建筑物的影響往往涉及的建筑物范圍較廣，所以其振動影響安全距離的界定是實際工作中所面對的一個常見問題。文章通過對某高速公路采用強夯法處理軟土地基施工現場進行振動測試，參照《施工振動對建筑結構影響的容許振動標準》(初稿)的安全允許振動速度幅，分析振動測試結果，結合工程周邊的建筑物結構類型和現狀，界定安全允許距離，并對該工程鄰近建筑物提出相應的鑒定意見。

1 工程概況

某高速公路位于低山丘陵區，山巒起伏，其K148+470～K148+550段80 m路基為填方路基，高度約5 m，東西走向，施工方法為對該段填方路基全寬范圍進行強夯處理，夯擊采取先點夯、后滿夯順序進行，采用3 000 kN·m沖擊能進行強夯。該路基南側為農居點，房屋多為建造于軟弱土層地基的1層～2層泥木結構農居房，結構簡易，建造于二十世紀六七十年代，農居房與路基邊緣最近距離南約150 m。

2 振動測試

根據強夯實際工況，選擇單擊夯擊能3 000 kN·m進行地面質點振動速度測試，落錘重量為20 t，夯點起落高度15 m，夯擊10次，強夯位置選擇距離農居房最近的路基夯點。地面質點振動測試共分兩部分:農居房所在場地地面質點振動測試，記錄各次夯擊時農居房所在場地地面質點振動速度;模擬強夯引起的地面質點振動衰減曲線，記錄各次夯擊時沿直線分布各測點處的地面質點振動速度，根據模擬曲線及安全允許振速，界定填方路基強夯施工的安全允許距離。測試儀器采用中科測控TC-4850測振儀，測試方向為水平橫向(東西向)、水平縱向(南北向)和垂直方向三個方向的地面質點振動速度。

3 測試結果分析

1)農居房所在場地地面質點振動速度測試結果見表1。

圖1～圖3分別為在3 000 kN·m沖擊能下進行強夯施工時鄰近農居房所在場地垂直向、水平縱向、水平橫向的質點振動速度隨著落錘次數的測試結果及擬合曲線，可以看出農居房所在場地垂直向、水平縱向、水平橫向質點振動速度隨連續夯錘擊數增加逐漸增大，但在第6擊，第7擊后質點振動速度基本穩定。如第1擊～第6擊垂直向質點振動速度從0.142 cm/s逐漸增加至0.166 cm/s，第 7擊 ～第 10擊垂直向質點振動速度處于0.166 cm/s～0.168 cm/s范圍。

表1 農居房所在場地地面質點振動速度測試結果表

參照《施工振動對建筑結構影響的容許振動標準》(初稿)表2.2-2強夯施工對建筑物影響的容許振動速度，對應城市舊房、鄉鎮自建房振動頻率不大于10 Hz時的豎向和水平允許振動速度幅為4 mm/s。本次測得距離強夯區域最近的民房處場地的地面質點振動速度最大值為垂直方向0.168 cm/s、水平縱向質點振動速度0.113 cm/s、水平橫向質點振動速度 0.079 cm/s，該農居房所處場地垂直及水平向質點振動速度均小于該類房屋安全允許振速，因此，強夯引起的振動不影響本次測試房屋主體結構安全。

2)沿直線分布各測點處的地面質點振動速度測試結果見表2。

圖1 垂直方向質點振動速度

圖2 水平縱向（南北向）質點振動速度

表2 沿直線分布各測點處的地面質點振動速度測試結果表

圖4～圖6分別為在3 000 kN·m沖擊能下進行強夯施工時沿直線分布的不同距離處場地垂直向、水平縱向、水平橫向的質點振動速度測試結果及擬合曲線，可以看出與夯錘不同距離處場地垂直向、水平縱向、水平橫向質點振動速度隨著距離的增加呈衰減趨勢，且距離較近處衰減較快，隨距離增加趨于平緩;圖7為沿直線分布的不同距離處場地垂直向、水平縱向、水平橫向的質點振動速度測試結果的擬合曲線對比，可以看出與夯錘不同距離處場地垂直向、水平縱向、水平橫向質點振動速度隨著距離的增加有著相似的衰減曲線，參照《施工振動對建筑結構影響的容許振動標準》(初稿)表2.2-2強夯施工對建筑物影響的容許振動速度，對應城市舊房、鄉鎮自建房振動頻率不大于10 Hz時的豎向和水平允許振動速度幅為4 mm/s，次振動速度幅對應的安全允許距離約為60 m。

圖3 水平橫向（東西向）質點振動速度

圖4 垂直方向質點振動速度衰減曲線

圖5 水平縱向（南北向）質點振動速度衰減曲線

圖6 水平橫向（東西向）質點振動速度衰減曲線

圖7 各向地面質點振動速度衰減曲線

4 結語

1)在3 000 kN·m沖擊能下進行強夯施工時鄰近農居房所在場地垂直向、水平縱向、水平橫向的質點振動速度隨著落錘次數增加逐漸增大，在第6，7擊后質點振動速度基本穩定。距離強夯施工段最近的農居房所處場地垂直及水平向質點振動速度均小于該類房屋安全允許振速，因此，強夯引起的振動不影響本次測試房屋主體結構安全。但考慮到強夯段鄰近農居房均為年久失修、結構簡易，已存在墻體粉刷殼起、瓦片松動等問題，在此量級振動速度下，人體會有明顯震感，可能會引起房屋瓦片滑落、積灰及空鼓的粉刷層脫落等。2)在3 000 kN·m沖擊能下進行強夯施工時沿直線分布的不同距離處場地垂直向、水平縱向、水平橫向的質點振動速度隨著距離的增加呈衰減趨勢，且距離較近處衰減較快，隨距離增加趨于平緩。參照《施工振動對建筑結構影響的容許振動標準》(初稿)表2.2-2強夯施工對建筑物影響的容許振動速度，對應城市舊房、鄉鎮自建房振動頻率不大于10 Hz時的豎向和水平允許振動速度幅為4 mm/s，次振動速度幅對應的安全允許距離約為60 m。因此，在本強夯工程中，距離強夯區60 m以外的房屋，基本上不會因強夯振動引起房屋結構損壞。

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