唐成

（湖南云天工程檢測(cè)有限公司，湖南 長(zhǎng)沙410000）

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，工程建設(shè)的數(shù)量和規(guī)模日益增長(zhǎng)，作為工程的基礎(chǔ)形式之一，樁基的應(yīng)用也越來(lái)越頻繁。同時(shí)，由于樁基施工在土體中產(chǎn)生彈性波而引起周邊房建結(jié)構(gòu)的振動(dòng)，特別是在建筑物密集區(qū)域、深基坑及周邊老舊房屋等多重因素的影響下，樁基施工對(duì)周邊房屋振動(dòng)成為一個(gè)尤其需要重視和解決的問(wèn)題。

現(xiàn)階段，對(duì)樁基施工時(shí)引起周邊房屋振動(dòng)的監(jiān)測(cè)是采用科學(xué)的實(shí)施方案現(xiàn)場(chǎng)采集振動(dòng)數(shù)據(jù)，并對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和判斷，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的具象化、直觀化，是化解建設(shè)方和周邊房屋住戶矛盾的重要科學(xué)方法，因此，研究樁基施工對(duì)周邊房屋的振動(dòng)，對(duì)保證樁基施工過(guò)程中周邊房屋的安全性將具有十分重要意義。

鑒于此，本文以國(guó)家級(jí)重點(diǎn)工程湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院中醫(yī)藥傳承創(chuàng)新工程建設(shè)項(xiàng)目為研究對(duì)象，在結(jié)合樁基施工方案的基礎(chǔ)上，編制符合實(shí)際的振動(dòng)監(jiān)測(cè)方案，建立現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)布點(diǎn)，在樁基施工過(guò)程中周邊房屋振動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行分析研究，以得出有益的結(jié)論，為后續(xù)該類(lèi)型的設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)及管理提供參考和借鑒。

1 工程簡(jiǎn)介

湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院中醫(yī)藥傳承創(chuàng)新工程位于長(zhǎng)沙市雨花區(qū)韶山中路95 號(hào)湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院內(nèi)，項(xiàng)目建筑高度99.8 米，地下26 層，地下3 層，框架結(jié)構(gòu)，總建筑面積65618.84 平方米。樁基采用長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁，樁端持力層為中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖⑦，樁端承載力特征值為3500kPa，基坑大體呈矩形，長(zhǎng)約100m，寬約40m，基坑深度為12.35～13.20m，該工程現(xiàn)場(chǎng)情況如圖1 所示。

圖1 樁基施工現(xiàn)場(chǎng)概貌圖

根據(jù)勘察報(bào)告，在基坑深度范圍內(nèi)，基坑影響范圍內(nèi)地層特性自上而下分述如下：

雜填土①厚度：0.50～5.3m，平均2.09m；粉質(zhì)黏土②，厚度：2.10～7.00m，平均5.13m；礫砂③，厚度：3.40～7.30m，平均5.19m；卵石④，厚度：2.90～6.70m，平均4.69m；粉質(zhì)粘土⑤，厚度：1.00～3.50m，平均1.87m；強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖⑥，厚度：2.50～6.80m，平均4.84m；以下土層為中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖⑦（未鉆穿）。

圖2 樁基施工周邊現(xiàn)場(chǎng)平面圖

基坑西距中醫(yī)臨床科研大樓（26F，3 層地下室，人工挖孔樁基礎(chǔ)）約16～19m，北側(cè)距醫(yī)技樓（6～7F，整板基礎(chǔ)）最小距離約7.8m；東南側(cè)行政樓場(chǎng)地（7F，獨(dú)立柱基）高于擬建場(chǎng)地約4m，擬采用擋土墻支護(hù)該部分高差，基坑與行政樓最小距離約8.6m，基坑與距擋土墻最小距離2.9m；東側(cè)距磚房（2～3F，條形基礎(chǔ)）最小約4m。

本次監(jiān)測(cè)樁基施工振動(dòng)對(duì)周邊房屋的影響監(jiān)測(cè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)為樁基長(zhǎng)螺旋旋挖施工過(guò)程中，具體工作內(nèi)容為各監(jiān)測(cè)點(diǎn)振動(dòng)頻率、振動(dòng)波速等動(dòng)力參數(shù)采集。

2 振動(dòng)監(jiān)測(cè)原理、方法及設(shè)備

樁基施工對(duì)周?chē)ㄖ镎駝?dòng)的影響可通過(guò)對(duì)周邊房屋的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性參數(shù)（如振幅、波速、頻率等）來(lái)確定影響等級(jí)和影響范圍，并以此來(lái)評(píng)價(jià)該過(guò)程對(duì)周?chē)ㄖ锏挠绊懘笮　Ｔ趯?shí)際操作中，根據(jù)我們測(cè)試對(duì)象及測(cè)試目的，一般采用磁電速度傳感器、壓電加速度傳感器、測(cè)振儀、電荷放大器、示波器、信號(hào)分析儀、頻率計(jì)等測(cè)試儀器測(cè)量對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、分析。在實(shí)際測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)，若被影響建筑物能夠進(jìn)入不知測(cè)點(diǎn)，可采取單點(diǎn)直接在相應(yīng)位置測(cè)試；若被影響建筑物場(chǎng)地不方便進(jìn)入布置測(cè)點(diǎn)，可采用多點(diǎn)測(cè)試法，根據(jù)各測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)記錄波形圖、數(shù)值等，按照同間距比例進(jìn)行標(biāo)繪，依據(jù)地面振動(dòng)波衰減規(guī)律可得到一條衰減曲線。根據(jù)曲線可得到場(chǎng)地的實(shí)際衰減規(guī)律，由此可計(jì)算推斷毗鄰建筑物在地表的速度、振幅、加速度等振動(dòng)特性參數(shù)。操作中要注意以下幾點(diǎn)：

（1）測(cè)試儀器位移檢定期間內(nèi)。

（2）單點(diǎn)測(cè)試通常測(cè)點(diǎn)直接布置于被測(cè)構(gòu)筑物表面，測(cè)出相應(yīng)幅值，方便快捷。

（3）多點(diǎn)測(cè)試主要用于研究周邊結(jié)構(gòu)物的衰減特性，測(cè)點(diǎn)布置成直線排列，測(cè)點(diǎn)間隔根據(jù)地質(zhì)、結(jié)構(gòu)物、地形條件而定。

圖3 振動(dòng)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)

在對(duì)地基土振動(dòng)特性參數(shù)測(cè)試的同時(shí)，可現(xiàn)場(chǎng)記錄人在房屋結(jié)構(gòu)內(nèi)的感覺(jué)，包括振動(dòng)量、噪音、有無(wú)掉灰等，來(lái)判別保護(hù)對(duì)象在樁基施工過(guò)程中的受影響程度，也可對(duì)房屋結(jié)構(gòu)原有裂縫進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，查看長(zhǎng)度、寬度值是否有增加等。以上方法均可做為振動(dòng)影響分析的一種輔助判定方法。

3 振動(dòng)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

3.1 峰值速度法

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》(GB6722-2014)規(guī)定：“地面建筑物的爆破振動(dòng)判據(jù)，采用保護(hù)對(duì)象所在地質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度和主振頻率”，安全允許標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 震（振）動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《建筑工程容許振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50868-2013)第8.0.2 條規(guī)定：“當(dāng)采用錘擊和振動(dòng)法打樁、振沖法處理地基時(shí)，打樁、振沖等基礎(chǔ)施工對(duì)建筑結(jié)構(gòu)影響在時(shí)域范圍內(nèi)的容許振動(dòng)值，宜按表8.0.2-1 的規(guī)定確定”，該表即表2。

表2 打樁、振沖等基礎(chǔ)施工對(duì)建筑結(jié)構(gòu)影響在時(shí)域范圍內(nèi)的容許振動(dòng)值

3.2 烈度法

根據(jù)《中國(guó)地震烈度表》(GB/T 17742-2008)規(guī)定，在實(shí)測(cè)保護(hù)對(duì)象所在地質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度和主振頻率的基礎(chǔ)上，然后結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試人員的自身感受與房屋震動(dòng)程度定性地按地震烈度表確定房屋震動(dòng)烈度，將此烈度與房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)防烈度作對(duì)比，如果房屋震動(dòng)烈度比房屋結(jié)構(gòu)的設(shè)防烈度小，可預(yù)估振動(dòng)樁施工對(duì)鄰近房屋結(jié)構(gòu)的安全性影響較小；但當(dāng)房屋震動(dòng)烈度大于設(shè)防烈度時(shí)，則應(yīng)采用進(jìn)一步的方法如反應(yīng)譜法分析其影響。

4 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

布置在距振動(dòng)源（樁基）最近處房屋屋面板樓頂上，水平距離51m，采用耦合劑聯(lián)接，采用三向拾振器，水平向拾震器方向與水平振動(dòng)波方向一致，量取與振源距離。

5 監(jiān)測(cè)成果及評(píng)價(jià)

本樁基工程采用長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌法施工，通過(guò)長(zhǎng)螺旋對(duì)土層產(chǎn)生沖擊從而形成激勵(lì)，測(cè)試震動(dòng)源的振動(dòng)響應(yīng)?，F(xiàn)振動(dòng)監(jiān)測(cè)階段施工過(guò)程為旋挖施工階段。

房屋振動(dòng)監(jiān)測(cè)結(jié)果與分析：監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)域波形分析圖如圖4所示，監(jiān)測(cè)幅度值分析圖如圖5 所示，監(jiān)測(cè)相位譜分析圖如圖6所示，矢量合成分析圖如圖7 所示，結(jié)果統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表3 所示。

圖7 金科園6#棟測(cè)點(diǎn)矢量合成分析圖

圖6 金科園6#棟測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)相位譜分析圖

圖5 金科園6#棟測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)幅度譜分析圖

從表3 所知，震源監(jiān)測(cè)點(diǎn)土層質(zhì)點(diǎn)的垂直向振動(dòng)速度最大為0.164mm/s，水平向振動(dòng)速度最大為0.155mm/s，振動(dòng)頻率豎向?yàn)?6.6Hz，水平為68.3Hz。

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2014），各震源監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最大振動(dòng)速度小于規(guī)定的安全允許標(biāo)準(zhǔn)值2.5～3.0cm/s。

根據(jù)《建筑工程容許振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50868-2013)，各震源監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最大振動(dòng)速度小于規(guī)定的安全允許標(biāo)準(zhǔn)值6.0mm/s。

6 結(jié)論

本次監(jiān)測(cè)階段施工過(guò)程為長(zhǎng)螺旋旋挖施工階段，監(jiān)測(cè)位置為房屋頂層樓面，分析結(jié)果表明：

（1）震源振動(dòng)頻率比附近房屋結(jié)構(gòu)的自振頻率高，故附近房屋不會(huì)出現(xiàn)共振現(xiàn)象。

（2）房屋頂層樓面監(jiān)測(cè)最大振動(dòng)速度均小于《爆破安全規(guī)程》(GB6722-2014)和《建筑工程容許振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50868-2013) 規(guī)定的安全允許標(biāo)準(zhǔn)值。

（3） 根據(jù)《中國(guó)地震烈度表》(GB/T 17742-2008)規(guī)定，結(jié)合人在監(jiān)測(cè)房屋內(nèi)的感覺(jué)評(píng)估：金科園6#棟房屋的震動(dòng)烈度為II 度，小于Ⅴ度。

建議在樁基施工期間加強(qiáng)對(duì)該批房屋的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，同時(shí)采取必要的減震措施，具體建議如下：

（1）樁基施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)施工工藝和工序進(jìn)行，如欲更改，應(yīng)經(jīng)設(shè)計(jì)單位論證后再實(shí)施，減少施工帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）本次監(jiān)測(cè)階段施工過(guò)程為長(zhǎng)螺旋旋挖施工階段，后續(xù)鋼筋籠安置和砼澆灌施工過(guò)程中，也應(yīng)采取必要的減震措施。

（3）針對(duì)有嚴(yán)重缺陷的房屋，尤其是仍住有居民的房屋，應(yīng)在樁基施工的時(shí)候?qū)υ擃?lèi)型房屋進(jìn)行全程不間斷監(jiān)測(cè)（裂縫、沉降和位移等），如有必要，應(yīng)采取相應(yīng)的防范措施，確保房屋安全。