基礎(chǔ)打樁對(duì)周圍影響的實(shí)測(cè)與分析

1、基礎(chǔ)打樁對(duì)周圍影響的實(shí)測(cè)與分析摘要：由于城鎮(zhèn)化的發(fā)展不斷推進(jìn)，舊城區(qū)改造規(guī)模越來越大，許多工程施工 場(chǎng)地狹小，與相鄰建筑的距離很近，開挖基坑前必須采取護(hù)坡措施以免對(duì)相鄰建 筑造成不利影響。護(hù)坡施工不當(dāng)，尤其是護(hù)坡樁成孔時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)相鄰建筑產(chǎn) 生干擾，對(duì)居民的生活產(chǎn)生干擾在所難免，因此，通過現(xiàn)場(chǎng)的振動(dòng)測(cè)試，結(jié)合實(shí) 際情況對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理、分析，科學(xué)公正地評(píng)價(jià)影響程度和范圍，顯得尤為 重要。關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)打樁；周圍影響實(shí)測(cè)；前言：打樁振動(dòng)是一種沖擊型振動(dòng)，由于振動(dòng)波向四周的輻射，形成了振動(dòng) 影響場(chǎng)，其等振線呈封閉環(huán)形，類似平靜湖面投入一石子形成的漣漪，逐漸散 開。一、概述在城市建設(shè)中，隨著樁基礎(chǔ)

2、的廣泛應(yīng)用，樁基施工方法不斷發(fā)展。目前預(yù)制 樁一般采用錘擊、振動(dòng)式打入法或靜壓等方式施工，振動(dòng)式打入法施工便捷、快 速，樁基質(zhì)量也有所保證，但與靜壓樁相比，該方法明顯的缺點(diǎn)就是打樁產(chǎn)生 的地面振動(dòng)會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生以下幾方面的影響：對(duì)近距離的建（構(gòu)）筑物造 成不同程度破壞；對(duì)地下管線的正常使用造成影響；對(duì)人們的正常工作、 生活造成干擾。隨著施工工地越來越靠近城鎮(zhèn)和居民區(qū)，由此產(chǎn)生的糾紛也日漸 增多。對(duì)于此類糾紛可以通過對(duì)振動(dòng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜 合分析、處理，科學(xué)公正地評(píng)價(jià)影響范圍，為緩和、解決雙方矛盾提供科學(xué)數(shù)據(jù)。二、基礎(chǔ)打樁對(duì)周圍影響的實(shí)測(cè)打樁引起振動(dòng)的特性。由于打樁施工是

3、最常見的建筑施工振動(dòng)形式，所以 我們重點(diǎn)論述.打樁振動(dòng)是一種沖擊型振動(dòng)，由于振動(dòng)波向四周輻射，形成了振 動(dòng)影響場(chǎng)，其等振線呈封閉環(huán)形，類似平靜湖面投入一石子，形成的漣漪，逐漸 散開.打樁振動(dòng)主要有如下特點(diǎn)：1）在打樁過程中，錘擊能量只有很小的一部 分損失在錘墊和樁墊的壓縮上及樁的彈性變形和樁與土的摩擦上，大部分能量在 樁尖處以彈性波的應(yīng)變能形式向樁周土體和地表傳播，引起地表土及其上的物體 的振動(dòng).打樁時(shí)，錘擊能量的主要部分在樁尖處釋放，形成點(diǎn)狀振源，振動(dòng)能量 轉(zhuǎn)化為土的波動(dòng)，在土體中擴(kuò)散.這種點(diǎn)狀振源一般產(chǎn)生P波（縱波）、S波（橫波）和表面波（瑞利波和拉夫波）.當(dāng)樁尖處釋放的能量轉(zhuǎn)化為不同的波

4、型 擴(kuò)散于土體內(nèi)，最終由于阻尼作用而消散了。2）打樁引起的振動(dòng)是瞬間的錘擊 強(qiáng)迫振動(dòng)，是一種脈沖衰減振動(dòng)，每一錘擊力波的時(shí)間為0.4Is。一般常 用柴油打樁機(jī)產(chǎn)生的打樁振動(dòng)，其主頻率域?yàn)?030Hz，因此與周圍既有 建筑物的固有頻率相差甚遠(yuǎn)，不會(huì)引起共振.打樁振動(dòng)的能量也很小，與地震震 動(dòng)的能量相差甚遠(yuǎn)，不在一個(gè)量級(jí)上，且每次打樁的間隔時(shí)間，大于振動(dòng)的持續(xù) 時(shí)間，因而每次打樁產(chǎn)生的振動(dòng)能量是不可疊加的.用地震烈度類比法來評(píng)價(jià)打 樁振動(dòng)的影響是不科學(xué)的。3）打樁引起的振動(dòng)與樁的尺寸及樁型有一定的關(guān)系， 但并不很明顯，主要與土體的特征有關(guān)。土體堅(jiān)硬勻質(zhì)密實(shí)時(shí)衰減較小，松散或 斷層中衰減大，例如在巖

5、層中，土體愈密實(shí)堅(jiān)硬，樁愈難打，引起的振動(dòng)愈大， 衰減愈小，在松散的砂土中，振動(dòng)衰減大。打樁振害與地震震害的聯(lián)系與區(qū)別。眾所周知，打樁振害與地震震害的共 同點(diǎn)表現(xiàn)在，兩者都是以波動(dòng)方式使建筑物產(chǎn)生振動(dòng)位移造成破壞。兩者振害的 程度都與振（震）動(dòng)的特征參數(shù)、地基土性狀及結(jié)構(gòu)物的振動(dòng)特性有關(guān)。對(duì)平面 尺度不太大的建筑物而言，地震地面加速度場(chǎng)或速度場(chǎng)可看作是一個(gè)均勻場(chǎng)，而 打樁時(shí)由于振動(dòng)加速度（速度）的迅速衰減，傳到建筑物地表的應(yīng)當(dāng)是一個(gè)不均 勻場(chǎng)。從能量觀點(diǎn)看，打樁引起的振動(dòng)傳遞給建筑結(jié)構(gòu)的能量比具有同樣加速度 （速度）峰值的地震小得多，打樁是一個(gè)點(diǎn)振源，但是同一個(gè)場(chǎng)地由于多根樁重 復(fù)大量次數(shù)的振

6、動(dòng)，其造成的振害往往比較大（有孔壓膨脹的因素）。地震震害 主要是由于水平向振動(dòng)引起的，砂土地區(qū)液化問題也是震害的不利因素。打樁振 害由于震源是點(diǎn)源，且隨不同打樁深度和打樁樁數(shù)等而變，所以它既有水平向振 動(dòng)，亦有垂直向振動(dòng)，且振害特點(diǎn)是孔壓膨脹，地面局部隆起。地震震害很難控 制，預(yù)先一般無法知道，因此預(yù)報(bào)和防治難度大且效益不高。打樁振害可以控制， 通過監(jiān)測(cè)研究振害的發(fā)展規(guī)律，可以預(yù)防和采用對(duì)策減輕震害，所以研究打樁振 害很有實(shí)用價(jià)值。打樁振動(dòng)對(duì)建筑物的影響形式。對(duì)打樁振動(dòng)的控制要綜合考慮樁錘的能量 及其系統(tǒng)特性、施工場(chǎng)地的地形、場(chǎng)地土的成層構(gòu)造及其物理力學(xué)性質(zhì)、鄰近建（構(gòu)）筑物的結(jié)構(gòu)形式及其規(guī)模

7、大小和安全現(xiàn)狀，以及離打樁區(qū)的距離等因 素.在實(shí)際工程中，由打樁引起的地基振動(dòng)對(duì)鄰近建（構(gòu)）筑物所產(chǎn)生的危害可 以分為3種形式：1）直接引起建筑物的破損。2）加速建筑物破損。對(duì)大多數(shù) 建在軟弱地基上的建筑物結(jié)構(gòu)，在使用期內(nèi)或多或少地因某種原因，如差異沉降、 溫度變化受過損傷，而振動(dòng)引起的附加動(dòng)應(yīng)力加速了這種損傷的發(fā)展。3）間接 地引起建筑物破損。對(duì)完好且無異常應(yīng)力變化的建筑結(jié)構(gòu)其破損是由于振動(dòng)導(dǎo)致 較大的地基位移或失穩(wěn)（如飽和土軟化或液化、邊坡崩塌）所造成的。測(cè)試方法。打樁是在松軟土層中施工，物理、力學(xué)參數(shù)離散性較大，不利 于根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值預(yù)估，一般應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試才能確定場(chǎng)地系數(shù)、振動(dòng)大小，根據(jù)給

8、 定的振動(dòng)強(qiáng)度閥值評(píng)判打樁振動(dòng)影響。打樁過程為連續(xù)振動(dòng)事件，歷時(shí)較長，為 保證對(duì)打樁過程的完整記錄，便以后續(xù)分析，應(yīng)采用可以連續(xù)采樣的測(cè)振系統(tǒng)來 記錄振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)，目前采用的記錄參數(shù)有加速度和速度兩種，儀器在測(cè)試前應(yīng) 經(jīng)過統(tǒng)一標(biāo)定。場(chǎng)地測(cè)點(diǎn)應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康牟荚O(shè)：要了解不同地形、地物對(duì)打樁振 動(dòng)的響應(yīng)情況時(shí)，應(yīng)將測(cè)點(diǎn)布設(shè)在其附近；要了解振動(dòng)強(qiáng)度隨距離的衰減規(guī)律， 則布置一條多測(cè)點(diǎn)構(gòu)成的測(cè)線，并滿足一定的布置原則，沿打樁樁心的方向布置。 采用兩套儀器進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試，分別記錄質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度和振動(dòng)加速度值，以便綜合 分析振動(dòng)影響。該系統(tǒng)具有靈敏度高線性范圍大等特點(diǎn)，在記錄系統(tǒng)中采用數(shù)字 技術(shù)，可獲得滿意的精

9、度和足夠的動(dòng)態(tài)范圍。（1）由于工程場(chǎng)地面積較廣，為 能充分反映不同地質(zhì)條件對(duì)振動(dòng)的響應(yīng)，反應(yīng)打樁振動(dòng)對(duì)不同方位民房影響情況， 在原樁基施工范圍內(nèi)選擇三個(gè)較靠近村莊的位置，按原施工方式重新打樁，實(shí)測(cè) 打樁過程的振動(dòng)數(shù)據(jù)。根據(jù)記錄分析，整個(gè)打樁過程，振動(dòng)能量最大的階段主要 集中在樁尖進(jìn)入持力層時(shí)，振動(dòng)能量將達(dá)到最大值。由于打樁振動(dòng)是個(gè)持續(xù)振動(dòng) 過程，樁基數(shù)量較多時(shí)，長時(shí)間的振動(dòng)對(duì)建筑物易造成疲勞損傷。由于測(cè)試工作 是在打樁施工完成后進(jìn)行，與實(shí)際施工打樁有所差別，應(yīng)綜合考慮多方面實(shí)際因 素，才能合理反映實(shí)際打樁過程對(duì)建筑物的影響程度。為此，應(yīng)對(duì)各影響因素給 予一個(gè)合理的加權(quán)值，綜合確定本工程打樁振動(dòng)影響數(shù)值。打樁過程中，還將重 錘提升至井架最高處即落距最大進(jìn)行測(cè)試.振動(dòng)測(cè)試自打樁開始至打樁深度10 m結(jié)束，深度10m以下振動(dòng)幅度明顯變小。結(jié)束語：打樁過程中，隨著樁尖入土深度的不同，振源的深度也同時(shí)發(fā)生變化， 同時(shí)引起振源的頻率及振動(dòng)衰減特性也發(fā)生變化。因此以上的測(cè)試分析可供