强夯振动影响范围和建筑安全监测评价

贾荣刚

(河北省水利工程局，河北 石家庄 050021)

1 引言

强夯法加固地基施工简单，费用低，在许多情况下能满足工程要求，从而在世界范围内得到广泛应用。南水北调中线漳古段多个渠道标段渠基土体为湿陷性黄土，采用强夯法对地基土体进行加固处理，可消除黄土的湿陷性。强夯法施工简便，经济有效，但强夯施工引起的地基振动会对工地附近的建筑物(包括新建水工建筑物)产生影响，严重时会危及周边建筑物的安全。因此，控制环境振动影响，保障工地附近建构筑物安全是强夯工程顺利实施的关键环节之一。

2 强夯振动特征及强夯振动影响控制标准

2.1 强夯振动特征

强夯振动特征的描述一般是从振动的三要素(振幅、频谱和持时)出发，振幅的大小反应了振动的强弱，而频谱是对地面中不同频率成分之间相对强弱关系的描述。持时是指强夯地面振动的持续时间，并且持时的重要性与结构的累积破坏效应有关。但是，强夯地面振动的持续时间较短，一般不作为主要考虑参数，因此，对于强夯地面振动特征的描述主要考虑振幅和频谱两个参数。

2.2 强夯振动控制标准

《强夯地基处理技术规程》(CECS 279—2010)指出，目前国内还没有专门的强夯振动安全标准，工程界一般采用国家标准《爆破安全规程》(GB 6722—2014)的相关规定。

强夯振动波的传播方式及衰减规律与动力机器基础的振动规律十分相似，因此，强夯振动影响评价还可以参考动力机器基础车间和房屋的允许极限振幅标准。

3 强夯施工振动安全监测

3.1 漳古段SG3标强夯施工振动安全问题

南水北调中线漳古段SG3标渠基强夯施工段K75+90和K74+410等渠段距离村庄民房较近，环境振动安全监测与评价是保障施工区域社会和谐的主要监控手段。因此，在施工中重点对台口村和大油村民房、大油村联校教学楼等进行强夯振动安全监测与评估。

强夯施工段K75+90为填方渠段。渠道右岸夯击能为3000kN·m，距台口村民房较近;渠道左岸夯击能为5000kN·m，距台口村民房相对较远。因渠基较低，渠道左岸与右岸形成自然减振沟，同时，为有效降低强夯振动效应，在右岸边界沿强夯区段开挖了一条宽1m、深6m的减振沟。

强夯施工段K74+410为半填半挖地段，渠道地基强夯施工夯击能为3000kN·m。渠道强夯区距离大油村联校和大油村民房较近，为有效降低强夯振动效应，沿渠道强夯区边界开挖了一条宽1m、深6m的减振沟。

3.2 台口村民房强夯振动安全监测

3.2.1 测点布置

采用TC 4850型振动监测仪，对距强夯区最近的台口村四户民房进行了振动监测。具体测点布置见图1，监测点到强夯区的距离见表1。

图1 台口村强夯振动监测测点布置

表1 强夯区与台口村民房距离

3.2.2 振动监测结果

结合强夯正常施工，对强夯区紧邻的台口村四户民房基础的振动进行监测。夯击能为3000kN·m和5000kN·m，测点距离160～250m，共进行了31次夯击，各测点振动最大振速见表2，测点各夯次的振动实测数据见下页表3(节选)。

表2 台口村民房基础实测最大振速值

表3 台口村测点(民房)强夯振动监测数据汇总(节选)

3.3 大油村民房振动安全监测

3.3.1 测点布置

采用TC 4850型振动监测仪，选取大油村联校和大油村距离强夯区最近的三户民房进行振动监测。具体测点布置见图2，距强夯区距离情况见表4。

图2 大油村强夯振动监测点布置

表4 强夯区与大油村民房距离

3.3.2 振动监测结果

对大油村三户民房基础和联校楼房基础的振动监测。共进行了振动测试35夯次，各点实测最大振速值见表5，测点各夯次的振动实测数据见下页表6(节选)。

表5 大油村民房基础实测最大振速值

表6 大油村测点(民房)强夯振动监测数据汇总(节选)

4 建筑物强夯振动安全评价

4.1 强夯振动的评价指标

SG3标强夯施工区域涉及到的建(构)筑物有:新建排水涵洞、倒虹吸、分水闸等，公路改建的新建桥梁和桥涵等，均为混凝土钢筋结构，按新浇混凝土(龄期:初凝3d)安全允许值考虑;周边村庄民房多为一层到二层的砖混结构，大油村联校为新建的三层框架结构，按一般砖房、非抗震结构考虑。

依据爆破安全规程(GB 6722—2003)6.2.2条款规定，强夯施工期间采取较为严格的安全控制指标，见表7。

表7 建筑物振动安全允许标准 单位:cm/s

4.2 评价结果

4.2.1 新建混凝土建(构筑物)

在强夯振动试验期间，试夯区邻近新建大油村北交通桥(桥梁和桥涵)距离175～188m;邻近的油村沟坡水排水倒虹吸，距离大于300m，试验期间，共进行了2000kN·m、3000kN·m、4000kN·m三种夯击能，累计26次夯击试验。实测结果为:交通桥梁和倒虹吸混凝土结构基础振速均低于仪器设定的触发值0.05cm/s，处于安全状态。

4.2.2 台口村民房

强夯加固施工期，对台口村紧邻强夯区的四户民房进行了31次基础振动监测，实测三个方向的最大振动速度为:

水平径向振速值为0.13cm/s，主振频率9.3Hz;

水平切向振速值为0.17cm/s，主振频率7.4Hz;

垂直方向振速值为0.36cm/s，主振频率12.5Hz。

四户民房均为一般砖混结构，工程采用的振动安全允许值为1.0cm/s，实测均小于允许值，施工期房屋结构处于安全状态。

4.2.3 大油村民房

强夯加固施工期，对大油村紧邻强夯区的三户民房进行了35次基础振动监测，实测三个方向的最大振动速度为:

水平径向振速值为0.20cm/s，主振频率5.9Hz;水平切向振速值为0.13cm/s，主振频率5.8Hz;

垂直方向振速值为0.15cm/s，主振频率8.8Hz。

三户民房均为一般砖混结构，工程采用的振动安全允许值为1.0cm/s，实测均小于允许值，施工期房屋结构处于安全状态。

4.2.4 大油村联校

大油村联校为新建的村办小学，教学楼为三层的框架结构，共进行了35次基础振动监测，实测三个方向的最大振动速度为:

水平径向振速值为0.08cm/s，主振频率5.0Hz;水平切向振速值为0.07cm/s，主振频率5.0Hz;垂直方向振速值为 0.12cm/s，主振频率 8.9Hz。工程采用的振动安全允许值为1.0cm/s，实测均小于允许值，施工期大油村联校教学楼结构处于安全状态。

5 结语

在工程强夯施工期开展了环境振动安全监测，根据工程提出的安全控制标准和试验研究成果，对施工环境中的建(构)筑物进行了安全监测评价，得到的强夯施工参数正确，工程质量可靠、环境安全稳定。