李曉雷，唐龍龍

（1.滄州市黃驊港務(wù)局，河北滄州 061100；2.中交第一航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，天津 300220）

引言

強(qiáng)夯法是加固地基的常用方法之一，具有加固效果顯著、適用性廣、施工便捷和費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)[1]。強(qiáng)夯時(shí)產(chǎn)生的劇烈振動(dòng)，對周圍環(huán)境及建（構(gòu)）筑物有著不可忽視的影響[2]。實(shí)踐表明強(qiáng)夯時(shí)的地面振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生衰減。如果能得到強(qiáng)夯地面振動(dòng)隨距離衰減的一般規(guī)律，并對強(qiáng)夯施工振動(dòng)最小安全距離進(jìn)行量化，將為今后的強(qiáng)夯設(shè)計(jì)、施工以及安全評(píng)價(jià)提供依據(jù)，具有重要的理論和實(shí)踐意義[3-5]。國內(nèi)外大量學(xué)者為此進(jìn)了不懈努力，并取得了很多成果。筆者結(jié)合某強(qiáng)夯試驗(yàn)將這些成果中的各個(gè)方法優(yōu)劣進(jìn)行了比較分析，在此基礎(chǔ)上提出了新的衰減公式，最后探討了強(qiáng)夯振動(dòng)衰減的影響因素。

1 工程概況

擬建工程主要包括52 座儲(chǔ)油罐、4 座消防水罐區(qū)及配套的管線管廊、道路、消防站、事故處理設(shè)施及相應(yīng)的建（構(gòu)）筑物。擬建場地地貌單元原屬于海岸帶地貌，為原有海域或養(yǎng)殖池經(jīng)人工回填整平而成。

為判斷置換強(qiáng)夯法在本場地進(jìn)行地基處理的適宜性；確定處理后的有效加固深度范圍內(nèi)的地基承載力和變形指標(biāo)；確定夯點(diǎn)間距、夯擊遍數(shù)、最后兩擊沉降量平均值和間隔時(shí)間等相關(guān)參數(shù)；確定強(qiáng)夯施工振動(dòng)、側(cè)向擠壓等對周邊環(huán)境和工程的影響；確定與周邊工程的最小安全距離；確定二期工程內(nèi)的強(qiáng)夯范圍進(jìn)行強(qiáng)夯試驗(yàn)。

2 振動(dòng)測量方案

本次試驗(yàn)測定兩種錘形三種夯擊能共計(jì)4 個(gè)工況的振動(dòng)參數(shù)。

工況2：錘型為平錘，落錘質(zhì)量40 t，落距15 m，夯擊能為6 000 kN·m，錘徑2.8 m；

工況3：錘型為柱錘，落錘質(zhì)量30 t，落距34 m，夯擊能為10 000 kN·m，錘直徑1.5 m；

工況4：錘型為平錘，落錘質(zhì)量40 t，落距30 m，夯擊能為12 000 kN·m，，錘直徑2.8 m。

各工況分別夯擊8 次，強(qiáng)夯區(qū)距最近建筑物為80 m，以上4 種工況分別距離夯點(diǎn)10 m、20 m、30 m、40 m、50 m、60 m、70 m、80 m 處布置徑向、切向及垂向布置測點(diǎn)，共計(jì)24 個(gè)測點(diǎn)。[6]

3 振動(dòng)測量結(jié)果及分析

3.1 測試結(jié)果

強(qiáng)夯施工引起的地面振源的振動(dòng)強(qiáng)度可用夯擊能量來衡量，本次測試夯擊能量分別為 6 000 kN·m、10 000 kN·m、12 000 kN·m。距離夯點(diǎn)每10 m 進(jìn)行震動(dòng)測試，分別記錄不同工況下各個(gè)測點(diǎn)的振動(dòng)速度峰值和主頻，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 各工況各測點(diǎn)振動(dòng)測試統(tǒng)計(jì)結(jié)果（夯擊1 次數(shù)據(jù)）

從結(jié)果可以看出隨著夯擊能增大峰值振動(dòng)速度變化不顯著，相反，錘型的改變對于峰值振動(dòng)速度變化影響較明顯；柱錘的徑向振動(dòng)峰值振動(dòng)速度最大，豎向次之，切向最??；平錘的徑向峰值振動(dòng)速度與豎向振動(dòng)峰值速度較大，切向較??；表明地表振動(dòng)以徑向向前傳播為主。

3.2 指數(shù)函數(shù)擬合

在眾多對振動(dòng)衰減公式的研究中，尤以冪函數(shù)最廣，其通用函數(shù)如下：

式中：

馮飛常務(wù)副省長赴省國土資源廳調(diào)研（省廳新聞宣傳中心 ） ...........................................................................2-4

k 為當(dāng)量系數(shù)；

β 為振動(dòng)衰減系數(shù)；

R 為測點(diǎn)距夯點(diǎn)距離；

V 為振動(dòng)峰值速度。

試驗(yàn)擬合結(jié)果見表2。

表2 各個(gè)工況下擬合結(jié)果

從擬合結(jié)果可以看出，利用冪函數(shù)擬合得到的結(jié)果中參數(shù)β 相對穩(wěn)定，均在1.32 至2.71 之間，而參數(shù)k 離散型較大。各個(gè)工況各個(gè)方向的擬合結(jié)果較好，相關(guān)系數(shù)大于等于0.9684。

3.3 指數(shù)函數(shù)擬合

有關(guān)研究表明強(qiáng)夯地表振動(dòng)衰減更符合指數(shù)函數(shù)的規(guī)律，其通用函數(shù)如下：

式中：

k 為振動(dòng)系數(shù)，α 為振動(dòng)衰減系數(shù)；

R 為測點(diǎn)距夯點(diǎn)距離；

V 為振動(dòng)峰值速度。

試驗(yàn)擬合結(jié)果見表3。

表3 各個(gè)工況下擬合結(jié)果

由擬合結(jié)果可以看出，利用指數(shù)函數(shù)擬合得到的結(jié)果中參數(shù)α 均在0.07 至0.26 之間，有一定的離散型，參數(shù)k 離散型較大，這與錘型、振動(dòng)方向及夯擊能有關(guān)。而各個(gè)工況各個(gè)方向的擬合結(jié)果與冪函數(shù)擬合比較稍差，相關(guān)系數(shù)大于等于0.8605。

3.4 冪指數(shù)函數(shù)擬合

然而無論是冪函數(shù)還是指數(shù)函數(shù)，用于描述振動(dòng)的衰減規(guī)律都是不夠準(zhǔn)確的。因此本文將冪函數(shù)與指數(shù)函數(shù)相結(jié)合，得到冪指數(shù)函數(shù)，其通式如下：

式中：

k、α、β 均為振動(dòng)衰減系數(shù)；

R 為測點(diǎn)距夯點(diǎn)距離；

V 為振動(dòng)峰值速度。

本次試驗(yàn)擬合結(jié)果見表4。

表4 各個(gè)工況下擬合結(jié)果

由擬合結(jié)果可以看出利用指數(shù)函數(shù)擬合得到的結(jié)果中參數(shù)α、β 均有一定離散型，參數(shù)k 離散型較大，但與其他擬合結(jié)果相比擬合效果最好，其相關(guān)系數(shù)大于等于0.9838。

4 結(jié)語

本次試驗(yàn)可以得到以下幾點(diǎn)結(jié)論，從擬合結(jié)果整體來說冪指數(shù)函數(shù)擬合最好，冪函數(shù)擬合其次，指數(shù)函數(shù)擬合最次，這說明強(qiáng)夯振動(dòng)在地表衰減過程中是以冪指數(shù)函數(shù)的形式衰減，其中冪函數(shù)衰減為主要衰減形式，指數(shù)衰減為次要衰減形式；衰減函數(shù)中參數(shù)α 作為冪函數(shù)衰減的過程中的影響因子，主要與振動(dòng)的傳播介質(zhì)有關(guān)，夯擊能、振動(dòng)方向以及錘型影響稍小，其影響程度中振動(dòng)方向最強(qiáng)，錘型次之，夯擊能影響最弱；參數(shù)β 作為指數(shù)衰減過程中的影響因子，其主要與傳播介質(zhì)有關(guān)，與夯擊能、振動(dòng)方向以及錘型無關(guān)；參數(shù)k 作為衰減規(guī)律的綜合影響因子，與各個(gè)方面因素均有關(guān)，但主要影響因素為傳播介質(zhì)及振動(dòng)的方向。