摘 要：通過(guò)對(duì)施工時(shí)打樁機(jī)工作原理的分析，結(jié)合地面土層的振動(dòng)分析結(jié)果，總結(jié)出了在施工時(shí)房屋結(jié)構(gòu)受到影響的幾方面的因素；在結(jié)合實(shí)例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的概括出施工振動(dòng)對(duì)房屋結(jié)構(gòu)安全的影響的原則，在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用實(shí)例得出施工振動(dòng)對(duì)于臨近房屋結(jié)構(gòu)安全性影響原則的可行性。

關(guān)鍵詞：打樁機(jī)；振動(dòng)；施工安全性；房屋

打樁機(jī)在一般的施工過(guò)程中有著重要的作用，不僅因?yàn)樗挠梅ê?jiǎn)便，而且在施工過(guò)程中打樁機(jī)的貫徹效率很高，而且一般成本比較低。但是由于在施工過(guò)程中一些不了避免的因素，打樁機(jī)在施工時(shí)的振動(dòng)常給附近的房屋結(jié)構(gòu)造成一定的影響，并且伴隨而來(lái)的就是不可估量的經(jīng)濟(jì)損失或者是施工的延誤，給施工方帶來(lái)很多的不便。雖然，我國(guó)法律中對(duì)于打樁機(jī)在施工過(guò)程中造成的對(duì)臨近房屋的影響以及噪音影響有一些明確的規(guī)定，但是這種施工振動(dòng)對(duì)于房屋的結(jié)構(gòu)安全到底有什么樣的影響仍然缺乏科學(xué)理論的奠基，所以對(duì)于施工振動(dòng)對(duì)于房屋結(jié)構(gòu)的影響的理論研究具有重要的意義。

1 分析打樁機(jī)沉樁

在對(duì)打樁機(jī)進(jìn)行分析時(shí)，一般將樁體看做均等質(zhì)量的剛體，而將土體作為樁體的彈性支撐平面，兩者組成了一個(gè)單自由度的體系，這種方法實(shí)質(zhì)上是運(yùn)用了巴爾坎提出的單自由度振動(dòng)理論。

巴爾坎提出的這項(xiàng)理論體系在運(yùn)用中一般的微積分方程為：x+2nx+w2nx=p sin（wt）在對(duì)于施工振動(dòng)造成影響的現(xiàn)象研究的過(guò)程中，這種震振動(dòng)屬于受迫振動(dòng)，所以其振幅和相位角可以分別用A和w來(lái)表示。

根據(jù)進(jìn)一步的分析，結(jié)合研究工程中做出的圖像分析可得以下結(jié)果，第一種，當(dāng)Z遠(yuǎn)大于1時(shí)，A越接近于一個(gè)定值，那么這個(gè)振動(dòng)體系的振幅不再會(huì)因?yàn)橥饨绲囊蛩囟淖儯丛诖朔N情況下，振動(dòng)頻率和阻力系數(shù)不是影響振幅的因素。第二種，當(dāng)Z=1時(shí)，當(dāng)振動(dòng)的振幅受到阻力的影響，此時(shí)此時(shí)A值時(shí)定值的一半；當(dāng)A值遠(yuǎn)大于第定值時(shí)，會(huì)產(chǎn)生共振的現(xiàn)象。在均衡兩種方法的利弊后，由于共振現(xiàn)象造成打樁機(jī)的參數(shù)難以測(cè)定，所以一般選用較高的振動(dòng)頻率。

2 分析土體振動(dòng)

在用打樁機(jī)進(jìn)行施工作業(yè)的過(guò)程中，打樁機(jī)的樁是固定于土壤層中的，兩者之間存在一定的摩擦，而施工時(shí)對(duì)打樁機(jī)施加的壓迫性的振動(dòng)動(dòng)作，會(huì)使得打樁機(jī)在這種情況下產(chǎn)生一種穩(wěn)態(tài)振動(dòng)，正是由于這種穩(wěn)態(tài)振動(dòng)使得土壤微粒之間的抗剪應(yīng)力減小，使得打樁機(jī)與土壤之間的摩擦力下降。

由于打樁機(jī)與土壤之間存在的摩擦，使得樁與土壤兩者之間形成了一種協(xié)調(diào)工作的性質(zhì)，會(huì)形成施工過(guò)程中的振動(dòng)，造成對(duì)周?chē)课萁Y(jié)構(gòu)安全性的影響。而為了減小這種影響，我們需要選擇合適的打樁機(jī)進(jìn)行作業(yè)。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)一般采用的打樁機(jī)是電驅(qū)動(dòng)式的，從樁和土體兩方面進(jìn)行考慮，一般選取轉(zhuǎn)速為800～1500r/min的打樁機(jī)。具體來(lái)說(shuō)，打樁機(jī)的選擇要考慮到樁錘的重量以及阻力，一般選取的打樁機(jī)的頻率要接近土層的頻率，使打樁機(jī)受到的阻力最小且工作效率達(dá)到最高。

3 分析振動(dòng)對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的影響

3.1 反應(yīng)譜法

施工振動(dòng)對(duì)附近房屋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響實(shí)際上是和地震對(duì)房屋產(chǎn)生的影響的原理是一樣的，地震以波形的振動(dòng)傳播，而施工振動(dòng)也是一同樣的方式進(jìn)行傳播，所以振動(dòng)對(duì)房屋產(chǎn)生的影響不僅與振動(dòng)源有關(guān)，還與房屋自身的結(jié)構(gòu)條件有關(guān)。因此，要精確的測(cè)量出振動(dòng)對(duì)房屋的影響，必須要對(duì)房屋的結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確的分析和測(cè)量?？梢圆捎谜也ǚ磻?yīng)譜法和地震影響系數(shù)曲線(xiàn)法來(lái)進(jìn)行測(cè)量，結(jié)合房屋的一些結(jié)構(gòu)基數(shù)確定出施工振動(dòng)對(duì)于附近房屋結(jié)構(gòu)安全性的影響因素。

3.2 簡(jiǎn)化法

用反應(yīng)譜法去測(cè)定振動(dòng)對(duì)房屋產(chǎn)生的影響是一種比較權(quán)威的方法，對(duì)于振動(dòng)的源頭比較容易把握，再次基礎(chǔ)上結(jié)合房屋本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以更加簡(jiǎn)便的對(duì)于振動(dòng)對(duì)臨近房屋的影響因素做出分析。

（1）峰值速度法

根據(jù)Wiss等人的研究可以知道，影響房屋破壞嚴(yán)重與否的最重要的因素是質(zhì)點(diǎn)峰值速度，而峰值速度也成為測(cè)定房屋結(jié)構(gòu)安全性的重要因素。峰值速度可以通過(guò)打樁機(jī)振動(dòng)與房屋結(jié)構(gòu)的等距離的波形圖謀測(cè)定得到，當(dāng)峰值速度小于打樁機(jī)對(duì)附近房屋安全性所允許的振動(dòng)速度時(shí) ，施工振動(dòng)對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的安全性沒(méi)有影響，只有當(dāng)峰值速度超過(guò)這個(gè)值時(shí)才對(duì)附近的房屋有影響。

（2）烈度法

施工過(guò)程中所產(chǎn)生的振動(dòng)速度，振動(dòng)加速度以及峰值速度都可以通過(guò)振動(dòng)波或者房屋的結(jié)構(gòu)測(cè)量得到，然后可以再次基礎(chǔ)上結(jié)合人的感覺(jué)確定出房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)防烈度，并將這個(gè)烈度與地震烈度表進(jìn)行對(duì)比，直接得到結(jié)論，再?zèng)Q定該采取什么方法進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

4 施工振動(dòng)對(duì)房屋影響的原則

施工振動(dòng)對(duì)附近房屋結(jié)構(gòu)安全性的影響不能只從單方面進(jìn)行鑒定，要結(jié)合房屋本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析，得到比較權(quán)威的結(jié)論，再根據(jù)所得出的結(jié)論，選擇合適的方法對(duì)打樁機(jī)作業(yè)對(duì)房屋產(chǎn)生的影響進(jìn)行鑒定和進(jìn)一步的分析。

若發(fā)現(xiàn)施工振動(dòng)對(duì)附近房屋結(jié)構(gòu)的安全性產(chǎn)生了一定的影響，先要對(duì)破壞程度進(jìn)行鑒定，再?zèng)Q定該采取什么樣的解決方法。如果附近的房屋結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題，首先要對(duì)施工作業(yè)進(jìn)行鑒定，看施工振動(dòng)是否影響了房屋結(jié)構(gòu)，如果是的話(huà)，要施工方承擔(dān)責(zé)任；若是施工作業(yè)的振動(dòng)處于正常范圍，那么房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方應(yīng)承擔(dān)責(zé)任。

5 實(shí)例

5.1 實(shí)例情況

施工過(guò)程中住宅樓出現(xiàn)如下問(wèn)題：

（1）二樓外墻地面瓷磚外向斷裂；

（2）鋼筋混凝土墻面出現(xiàn)裂縫；

（3）預(yù)制板間出現(xiàn)較大的縫隙；

5.2 施工振動(dòng)影響分析

首先采用了安全距離法進(jìn)行了分析，通過(guò)測(cè)量可知，兩面外墻間的距離為76m，遠(yuǎn)大于所需的安全距離，所以打樁機(jī)可以在正常范圍內(nèi)正常使用，結(jié)構(gòu)完善的房屋一般具有承受能力；接著對(duì)此進(jìn)行了驗(yàn)證，測(cè)定出打樁時(shí)不同距離的波形圖，分析可得峰值速度在允許范圍內(nèi)，所以打樁機(jī)可在正常范圍內(nèi)使用。

5.3 原因分析

從現(xiàn)場(chǎng)情況分析看來(lái)，住宅樓的主要問(wèn)題就是出現(xiàn)大量裂縫的問(wèn)題，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能有以下幾點(diǎn)：一是樓層的基礎(chǔ)沒(méi)有均勻的沉淀，造成大量裂縫的出現(xiàn)；二是鋼筋混凝土與墻面的粘結(jié)不緊密，出現(xiàn)錯(cuò)位現(xiàn)象；三是溫度的影響使得墻面凝固時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題產(chǎn)生裂縫。

6 結(jié)論

通過(guò)對(duì)施工振動(dòng)對(duì)附近房屋結(jié)構(gòu)安全性影響的分析，可知打樁機(jī)的基本參數(shù)為振動(dòng)頻率和打樁機(jī)的振幅，并且再次基礎(chǔ)上提出了測(cè)定施工振動(dòng)對(duì)房屋影響的測(cè)定方法，如反應(yīng)譜法，烈度法以及峰值速度法等。通過(guò)對(duì)測(cè)定方法的研究賣(mài)進(jìn)一步提出了施工振動(dòng)對(duì)附近房屋結(jié)構(gòu)安全性影響的基本原則。

參考文獻(xiàn)

1楊振中 小型振動(dòng)沖擊式打樁機(jī)沖擊點(diǎn)優(yōu)化及計(jì)算機(jī)仿真 水利學(xué)報(bào) 1999，8，72-76

2賈武學(xué) 振動(dòng)打樁機(jī)沉樁的理論計(jì)算 機(jī)械研究與應(yīng)用 1999，9，20-22

3沈聚敏 周錫元 高小旺 抗震工程學(xué) 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 2000

4高本立 劉永剛 打樁地面振動(dòng)對(duì)房屋結(jié)構(gòu)安全影響的實(shí)用評(píng)估方法 江蘇建筑 1997（1）1-5

5霍小強(qiáng) 周傳立振動(dòng)沉拔樁機(jī)振動(dòng)樁錘主要參數(shù)的選擇與計(jì)算 筑路機(jī)械與施工機(jī)械化，2001，18，3-4

6蔡紹琚 液壓控制式變頻變距高頻振動(dòng)樁錘 建筑機(jī)械 1998（12）19-21

作者簡(jiǎn)介

張文靜（1994-），女，漢族，河南開(kāi)封市人，鄭州大學(xué)水利與環(huán)境學(xué)院，道路橋梁與渡河工程。