强夯施工对邻近软土地基建筑物的振动影响分析

曹永辉 张天峰

(1.杭州市房屋安全鉴定检测中心有限公司，浙江杭州 310003;2.杭州拱墅区农转居公寓建设开发有限公司，浙江杭州 310003)

强夯法通过重锤从高处落下给地基土以冲击和振动，提高地基土的承载能力和抵抗变形能力。这种方法具有设备简单、施工周期短、工程造价低等优点，在各类地基处理中得到广泛应用;同时这种方法引起的地面振动却对邻近建筑物结构安全和正常使用造成一定的影响，其影响评价与鉴定对象所在地的振动量和房屋自身结构的抗震性能有关，关于建筑结构振动损坏影响的评价，目前较为普遍采用的是质点的峰值振动速度及主频，速度参量与振动的能量相关性较为密切，同时现有的规范及其相对应的振动的参数值较多的是速度。同时，强夯施工引起的振动以应力波的形式向外传播，在实际工程中，振动对临近建筑物的影响往往涉及的建筑物范围较广，所以其振动影响安全距离的界定是实际工作中所面对的一个常见问题。文章通过对某高速公路采用强夯法处理软土地基施工现场进行振动测试，参照《施工振动对建筑结构影响的容许振动标准》(初稿)的安全允许振动速度幅，分析振动测试结果，结合工程周边的建筑物结构类型和现状，界定安全允许距离，并对该工程邻近建筑物提出相应的鉴定意见。

1 工程概况

某高速公路位于低山丘陵区，山峦起伏，其K148+470～K148+550段80 m路基为填方路基，高度约5 m，东西走向，施工方法为对该段填方路基全宽范围进行强夯处理，夯击采取先点夯、后满夯顺序进行，采用3 000 kN·m冲击能进行强夯。该路基南侧为农居点，房屋多为建造于软弱土层地基的1层～2层泥木结构农居房，结构简易，建造于二十世纪六七十年代，农居房与路基边缘最近距离南约150 m。

2 振动测试

根据强夯实际工况，选择单击夯击能3 000 kN·m进行地面质点振动速度测试，落锤重量为20 t，夯点起落高度15 m，夯击10次，强夯位置选择距离农居房最近的路基夯点。地面质点振动测试共分两部分:农居房所在场地地面质点振动测试，记录各次夯击时农居房所在场地地面质点振动速度;模拟强夯引起的地面质点振动衰减曲线，记录各次夯击时沿直线分布各测点处的地面质点振动速度，根据模拟曲线及安全允许振速，界定填方路基强夯施工的安全允许距离。测试仪器采用中科测控TC-4850测振仪，测试方向为水平横向(东西向)、水平纵向(南北向)和垂直方向三个方向的地面质点振动速度。

3 测试结果分析

1)农居房所在场地地面质点振动速度测试结果见表1。

图1～图3分别为在3 000 kN·m冲击能下进行强夯施工时邻近农居房所在场地垂直向、水平纵向、水平横向的质点振动速度随着落锤次数的测试结果及拟合曲线，可以看出农居房所在场地垂直向、水平纵向、水平横向质点振动速度随连续夯锤击数增加逐渐增大，但在第6击，第7击后质点振动速度基本稳定。如第1击～第6击垂直向质点振动速度从0.142 cm/s逐渐增加至0.166 cm/s，第 7击 ～第 10击垂直向质点振动速度处于0.166 cm/s～0.168 cm/s范围。

表1 农居房所在场地地面质点振动速度测试结果表

参照《施工振动对建筑结构影响的容许振动标准》(初稿)表2.2-2强夯施工对建筑物影响的容许振动速度，对应城市旧房、乡镇自建房振动频率不大于10 Hz时的竖向和水平允许振动速度幅为4 mm/s。本次测得距离强夯区域最近的民房处场地的地面质点振动速度最大值为垂直方向0.168 cm/s、水平纵向质点振动速度0.113 cm/s、水平横向质点振动速度 0.079 cm/s，该农居房所处场地垂直及水平向质点振动速度均小于该类房屋安全允许振速，因此，强夯引起的振动不影响本次测试房屋主体结构安全。

2)沿直线分布各测点处的地面质点振动速度测试结果见表2。

图1 垂直方向质点振动速度

图2 水平纵向（南北向）质点振动速度

表2 沿直线分布各测点处的地面质点振动速度测试结果表

图4～图6分别为在3 000 kN·m冲击能下进行强夯施工时沿直线分布的不同距离处场地垂直向、水平纵向、水平横向的质点振动速度测试结果及拟合曲线，可以看出与夯锤不同距离处场地垂直向、水平纵向、水平横向质点振动速度随着距离的增加呈衰减趋势，且距离较近处衰减较快，随距离增加趋于平缓;图7为沿直线分布的不同距离处场地垂直向、水平纵向、水平横向的质点振动速度测试结果的拟合曲线对比，可以看出与夯锤不同距离处场地垂直向、水平纵向、水平横向质点振动速度随着距离的增加有着相似的衰减曲线，参照《施工振动对建筑结构影响的容许振动标准》(初稿)表2.2-2强夯施工对建筑物影响的容许振动速度，对应城市旧房、乡镇自建房振动频率不大于10 Hz时的竖向和水平允许振动速度幅为4 mm/s，次振动速度幅对应的安全允许距离约为60 m。

图3 水平横向（东西向）质点振动速度

图4 垂直方向质点振动速度衰减曲线

图5 水平纵向（南北向）质点振动速度衰减曲线

图6 水平横向（东西向）质点振动速度衰减曲线

图7 各向地面质点振动速度衰减曲线

4 结语

1)在3 000 kN·m冲击能下进行强夯施工时邻近农居房所在场地垂直向、水平纵向、水平横向的质点振动速度随着落锤次数增加逐渐增大，在第6，7击后质点振动速度基本稳定。距离强夯施工段最近的农居房所处场地垂直及水平向质点振动速度均小于该类房屋安全允许振速，因此，强夯引起的振动不影响本次测试房屋主体结构安全。但考虑到强夯段邻近农居房均为年久失修、结构简易，已存在墙体粉刷壳起、瓦片松动等问题，在此量级振动速度下，人体会有明显震感，可能会引起房屋瓦片滑落、积灰及空鼓的粉刷层脱落等。2)在3 000 kN·m冲击能下进行强夯施工时沿直线分布的不同距离处场地垂直向、水平纵向、水平横向的质点振动速度随着距离的增加呈衰减趋势，且距离较近处衰减较快，随距离增加趋于平缓。参照《施工振动对建筑结构影响的容许振动标准》(初稿)表2.2-2强夯施工对建筑物影响的容许振动速度，对应城市旧房、乡镇自建房振动频率不大于10 Hz时的竖向和水平允许振动速度幅为4 mm/s，次振动速度幅对应的安全允许距离约为60 m。因此，在本强夯工程中，距离强夯区60 m以外的房屋，基本上不会因强夯振动引起房屋结构损坏。

［1］吴小波.振动与冲击对建筑物影响的鉴定方法及工程应用［J］.福建建设科技，2010(1)：15-16.

［2］方 磊，经 绯，刘松玉.强夯振动影响与构筑物安全距离研究［J］.东南大学学报，2001，31(3)：29-32.

［3］施有志.强夯引起的振动规律及环境效应分析［J］.岩土工程技术，2007，21(3)：144-148.

［4］雷学文，白世伟，孟庆山.强夯引起的振动规律及对建筑物的影响分析［J］.建筑技术开发，2002，29(12)：20-21.

［5］施工振动对建筑结构影响的容许振动标准(初稿)［Z］.