摘 要： 通過(guò)某項(xiàng)目打樁所產(chǎn)生的振動(dòng)效應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)打樁檢測(cè)，在頻域中進(jìn)行參數(shù)識(shí)別獲取結(jié)構(gòu)的動(dòng)力參數(shù)，并與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較分析，并根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，判別打樁振動(dòng)對(duì)附近建筑結(jié)構(gòu)安全的影響。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)；打樁施工；振動(dòng)；振速

1工程概況及檢測(cè)點(diǎn)位布設(shè)基本情況

該項(xiàng)目建筑面積約236000㎡，樁基施工采用錘擊樁施工工藝（5T重錘，沖程高約2.2～2.5m），在施工過(guò)程中附近居民反映部分民居建筑受打樁施工振動(dòng)影響，產(chǎn)生了開(kāi)裂、傾斜等現(xiàn)象。為保障施工區(qū)域周邊民居建筑結(jié)構(gòu)安全，區(qū)分打樁施工振動(dòng)與民居開(kāi)裂傾斜的因果關(guān)系，對(duì)該項(xiàng)目施工所產(chǎn)生的振動(dòng)效應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)打樁檢測(cè)，并根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，判別打樁振動(dòng)對(duì)附近建筑結(jié)構(gòu)安全的影響。

以其中的一條測(cè)線為例，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)點(diǎn)及打樁位置分布見(jiàn)圖1。L30、L31、L32、L33、L34、L35和L36為測(cè)線，稱為L(zhǎng)3測(cè)線，L30是振源位置，目的是測(cè)試或推斷在L30處用5T重鍾打樁時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)項(xiàng)目及周邊區(qū)域西北角方向上的影響。

每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)均進(jìn)行垂直向、水平徑向和水平切向三個(gè)分向振動(dòng)速度量及振動(dòng)頻率的檢測(cè)，檢測(cè)前分別使用手持GPS測(cè)量各振動(dòng)源位置和各檢測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度，再用卷尺直接測(cè)量各檢測(cè)點(diǎn)與振動(dòng)源的水平距離，得到了一臺(tái)HD50型打樁機(jī)施工作業(yè)時(shí)各點(diǎn)的實(shí)測(cè)經(jīng)緯度和距離如下：

2 檢測(cè)儀器性能指標(biāo)及檢測(cè)實(shí)施過(guò)程

本次檢測(cè)使用4850工程振動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，該儀器系統(tǒng)由振動(dòng)速度傳感器、4850采集記錄儀、筆記本電腦以及專用的分析處理軟件、供電系統(tǒng)及其它附屬設(shè)施組成，可同時(shí)測(cè)量多個(gè)分向的振動(dòng)速度量及振動(dòng)頻率。該型儀器性能優(yōu)良，靈敏度高，是目前工程振動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域使用最為廣泛的一型儀器，使用前已經(jīng)過(guò)嚴(yán)格標(biāo)定計(jì)量。儀器系統(tǒng)性能指標(biāo)如下：

2.1 振動(dòng)速度傳感器：

轉(zhuǎn)換靈敏度：270、600（mv/cm/s） 橫向靈敏度：10% 頻帶范圍：5-500Hz

最大位移：4mm 輸出阻抗：0.4/2.7 kΩ

2.2 4850-3型數(shù)據(jù)采集記錄儀：

放大倍數(shù)：±0.4v、±2.0v、±20v（可選） 頻帶范圍：0-40KHz

輸入阻抗：100 kΩ A/D轉(zhuǎn)換：16位 動(dòng)態(tài)范圍：>90dB

采樣率：1K—200KSPS（九檔可選）

進(jìn)行打樁振動(dòng)檢測(cè)時(shí)，將儀器架設(shè)在預(yù)先布設(shè)好的檢測(cè)點(diǎn)上，打樁引起的振動(dòng)由打樁點(diǎn)經(jīng)過(guò)地下介質(zhì)傳播到地面（見(jiàn)打樁檢測(cè)示意圖），振動(dòng)傳感器檢測(cè)到振動(dòng)信號(hào)后，將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)送入數(shù)據(jù)采集器中完成放大、采集等一系列工作。

3 打樁振動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)處理及結(jié)果

由于本次測(cè)試的打樁施工工藝的特點(diǎn)是重錘反復(fù)擊打樁基，每次擊打都會(huì)有振動(dòng)產(chǎn)生并向周圍傳播，所以測(cè)線上的每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)均檢測(cè)到了若干組樁基施工振動(dòng)數(shù)據(jù)。

現(xiàn)場(chǎng)記錄時(shí)使用的坐標(biāo)系徑向（R向）是打樁點(diǎn)與測(cè)點(diǎn)連線方向；切向（T向） 是垂直于打樁點(diǎn)與測(cè)點(diǎn)連線方向；垂直向（Z向） 是垂直于地面方向。首先選用5k5s0.1cm/s的參數(shù)，若打完第一根樁較遠(yuǎn)點(diǎn)沒(méi)有觸發(fā)記錄時(shí)，則從第二根樁開(kāi)始較遠(yuǎn)的檢測(cè)點(diǎn)選5k5s0.05cm/s的參數(shù)。

為便于分析且直觀形象，我們以每條測(cè)線開(kāi)始打樁的時(shí)刻為時(shí)間零點(diǎn)按觸發(fā)的時(shí)間順序描繪各檢測(cè)點(diǎn)的速度時(shí)程曲線圖（以L31測(cè)點(diǎn)為例），如圖3所示。

圖3 L3測(cè)線上L31測(cè)點(diǎn)速度時(shí)程曲線[0.001m/s觸發(fā)值]

測(cè)線上各檢測(cè)點(diǎn)在垂直向（Z）、徑向（R）、切向（T）上測(cè)得的振速、主頻見(jiàn)表2 。

注：垂直向（Z）：垂直于地面方向；徑向（R）：打樁點(diǎn)與測(cè)點(diǎn)連線方向；切向（T）：垂直于打樁點(diǎn)與測(cè)點(diǎn)連線方向。

從檢測(cè)結(jié)果可知：L3測(cè)線上距振動(dòng)源最近的地面上的檢測(cè)點(diǎn)L31的振動(dòng)速率分別是0.3105 cm/s、0.9969 cm/s和0.1317 cm/s，主頻為12.9534～18.7970 Hz，傳到距振動(dòng)源最近的建筑物處L33檢測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)速率分別是0.0833cm/s、0.0400 cm/s和0.0489 cm/s，主頻在12.8205～13.2979 Hz間，傳到距振動(dòng)源最遠(yuǎn)的建筑物處L36檢測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)速率分別是0.0631cm/s、0.0232 cm/s和0.0205 cm/s，主頻在10.3734～17.1233 Hz間。打樁引起的振動(dòng)頻率大概在2～20Hz范圍內(nèi)，本次測(cè)試得到的主頻（5.2192～18.7970Hz）也在這個(gè)范圍內(nèi)，這頻段與周邊的建筑物（或地基土）的自振特征頻率較近易產(chǎn)生共振。如：在L32測(cè)點(diǎn)的R向上測(cè)得比其較近的L31的R分向上的振幅高出了近2倍。

4 檢測(cè)結(jié)果分析評(píng)估

本次檢測(cè)結(jié)果評(píng)估依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《中國(guó)地震烈度表》（GB/T 17742-2008）和《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2003）中的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。若檢測(cè)出的結(jié)果超過(guò)此標(biāo)準(zhǔn)，則說(shuō)明打樁產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)打樁區(qū)域周圍的建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了影響；若檢測(cè)出的結(jié)果不超過(guò)此標(biāo)準(zhǔn)，則說(shuō)明本次打樁產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)打樁區(qū)域周圍的建筑結(jié)構(gòu)不會(huì)產(chǎn)生影響。

此外，按經(jīng)驗(yàn)關(guān)系推測(cè)出的某條測(cè)線上，各方向的經(jīng)驗(yàn)值中的最大值不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，認(rèn)為經(jīng)驗(yàn)上安全；各方向的經(jīng)驗(yàn)值中的最大值超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)認(rèn)為經(jīng)驗(yàn)上不安全；介于經(jīng)驗(yàn)上安全與不安全的距離稱為安全距離（一般情況下，小于安全距離為不安全，大于安全距離為安全）。

表3：《中國(guó)地震烈度表》（GB/T 17742-2008）部分內(nèi)容摘要

《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2003）要求一般建筑物和構(gòu)筑物的爆破地震安全性應(yīng)滿足安全振動(dòng)速度，主要類型的建（構(gòu)）筑物地面質(zhì)點(diǎn)的安全振動(dòng)速度規(guī)定如下：

本次需要進(jìn)行檢測(cè)的打樁區(qū)域周圍的建筑結(jié)構(gòu)有土坯建筑、有磚房和部分鋼筋混凝土框架等，按照“就低不就高”取安全允許振速的原則，選定《爆破安全規(guī)程》規(guī)定的1、2和3類（含準(zhǔn)3類，即：高于2類但又略低于3類）結(jié)構(gòu)作為控制標(biāo)準(zhǔn)，分別取0.7cm/s、2.3cm/s和3cm/s。但根據(jù)該工地的實(shí)際情況，還必對(duì)下列因素加以考慮：

4.1 樁基施工區(qū)域周圍的住宅建筑沒(méi)有經(jīng)過(guò)詳細(xì)的安全抗震設(shè)計(jì)，多數(shù)民居建筑的地基采用天然基礎(chǔ)；

4.2 該施工場(chǎng)地的樁基施工是一個(gè)重復(fù)持續(xù)的過(guò)程，振動(dòng)效應(yīng)的累積疊加可能導(dǎo)致較小的振速產(chǎn)生較大的地震效應(yīng)；

4.3 關(guān)于振動(dòng)迭加的問(wèn)題

打樁產(chǎn)生的振動(dòng)可以看作是瞬態(tài)沖擊荷載造成的隨時(shí)間而衰減的地面振動(dòng)。由于相鄰兩次錘擊的間隔時(shí)間與地面振動(dòng)衰減時(shí)間相比較長(zhǎng)，所以相鄰兩次單臺(tái)HD50型打樁機(jī)施工作業(yè)時(shí)一般不會(huì)產(chǎn)生明顯的振動(dòng)能量迭加的現(xiàn)象。但是如果同時(shí)有數(shù)臺(tái)這樣的打樁機(jī)施工作業(yè)時(shí)，可能會(huì)有振動(dòng)能量迭加的現(xiàn)象發(fā)生，這時(shí)根據(jù)振動(dòng)傳播的特征，可按同時(shí)作業(yè)的打樁機(jī)臺(tái)數(shù)乘以單臺(tái)在測(cè)試點(diǎn)的最大振動(dòng)速率來(lái)估計(jì)最壞情況下的最大振動(dòng)速率。

5 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)控制標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，結(jié)合本次檢測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)于該房地產(chǎn)項(xiàng)目在樁基施工而言，L3方向多數(shù)是3類或準(zhǔn)3類（即高于2類但又略低于3類）建筑。各檢測(cè)點(diǎn)中的最大振速為1.15428cm/s，超過(guò)1類建筑的安全允許振速，但仍小于2類建筑的安全允許振速2.3cm/s；次最大振速為0.9969cm/s接近1類建筑的安全允許振速外。其它檢測(cè)點(diǎn)未檢測(cè)到2類和3類建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的振動(dòng)。據(jù)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系演算顯示：該測(cè)線上單臺(tái)HD50型打樁機(jī)施工作業(yè)時(shí)，產(chǎn)生的振動(dòng)傳到31m后，對(duì)不發(fā)生共振的1類建筑物經(jīng)驗(yàn)上安全；但若存在共振現(xiàn)象對(duì)1類建筑物75m后經(jīng)驗(yàn)上安全，對(duì)2類建筑47m后經(jīng)驗(yàn)上安全，對(duì)3類建筑45m后經(jīng)驗(yàn)上安全。

鑒于打樁振動(dòng)受實(shí)際的施工參數(shù)、樁所處的地質(zhì)環(huán)境、傳播途中的地質(zhì)地貌環(huán)境和測(cè)試儀器所在處的地質(zhì)環(huán)境等因素的影響，比較復(fù)雜，因此本文僅對(duì)該項(xiàng)目本次實(shí)際所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，且在對(duì)應(yīng)測(cè)線上具有一定的參考價(jià)值，若在施工參數(shù)改變或是位置改變的情況下，與實(shí)際情形不一致時(shí)，應(yīng)當(dāng)與實(shí)際結(jié)果為準(zhǔn)。

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