鉆孔灌注樁施工對(duì)鄰近建筑物振動(dòng)影響監(jiān)測(cè)分析

1、PAGE 6 -鉆孔灌注樁施工對(duì)鄰近建筑物振動(dòng)影響監(jiān)測(cè)分析摘要：橋梁樁基在采用沖擊鉆進(jìn)行成孔作業(yè)時(shí)，會(huì)使鄰近建筑物受到?jīng)_擊波的影響。為避免樁基施工過程中沿線鄰近建筑物受波及而產(chǎn)生破壞，在樁基沖擊鉆作業(yè)時(shí)采用TC-4850測(cè)振儀對(duì)沿線鄰近建筑物地面的振動(dòng)特性進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，沖孔時(shí)沖擊產(chǎn)生振動(dòng)的振速沿測(cè)線方向衰減很快，在距作業(yè)點(diǎn)14m處的測(cè)點(diǎn)時(shí)振速均已滿足爆破安全規(guī)程相關(guān)要求，表明該工程樁基施工時(shí)，沖擊振動(dòng)對(duì)線路鄰近建筑物的影響在允許范圍之內(nèi)。關(guān)鍵詞：橋梁工程；沖擊鉆；樁基礎(chǔ)；監(jiān)測(cè)中圖分類號(hào)：U456.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A0引言橋梁工程樁基礎(chǔ)主要可分為沉入樁和灌入樁兩種形式。按照樁基施工

2、方法，又可將樁基分為鉆孔灌注樁、沉入樁和人工挖孔樁三種類別1。其中，鉆孔灌注樁具備承載能力強(qiáng)、設(shè)備簡(jiǎn)單、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，近些年來在橋梁工程中得到了廣泛應(yīng)用。鉆孔灌注樁依據(jù)成樁的方式又可分為泥漿護(hù)壁成孔、沉管成孔、干作業(yè)成孔和爆破成孔等2-4。泥漿護(hù)壁成孔樁主要采用正反循環(huán)鉆、沖擊鉆、旋挖鉆和潛水鉆等設(shè)備進(jìn)行成樁。其中，沖擊鉆在沖孔過程中伴隨著沖擊錘從高處落下與地面土體碰撞勢(shì)必產(chǎn)生巨大的動(dòng)能5-6，沖擊產(chǎn)生的大部分動(dòng)能將以應(yīng)力波的形式逐漸擴(kuò)散至周圍地層，迫使鄰近建筑物及地面產(chǎn)生相應(yīng)振動(dòng)，進(jìn)而給鄰近建筑物的穩(wěn)定性帶來不利影響，甚至嚴(yán)重危及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及其安全性能7-8?；诖?，本論述依托工程實(shí)例，

3、在某橋梁沖擊鉆樁施工時(shí)，對(duì)沖擊鉆運(yùn)行過程中的振動(dòng)特性進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，用以監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)沖擊鉆孔施工對(duì)沿線鄰近建筑物產(chǎn)生的影響及影響程度。通過對(duì)沖擊鉆鉆孔時(shí)的主振頻率和振動(dòng)速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，提供現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的實(shí)際數(shù)據(jù)，以判斷其是否符合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)程、現(xiàn)行振動(dòng)安全規(guī)程及其它相關(guān)設(shè)計(jì)資料及施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范要求，并確定沖擊波的振動(dòng)傳播范圍，根據(jù)相應(yīng)的安全判據(jù)和允許標(biāo)準(zhǔn)，判斷鄰近建筑物是否受波及及受影響程度。1工程概況某大橋的橋址屬于丘陵河谷地貌單元，微地貌為緩坡、溝谷，線位位于村莊農(nóng)田及溝谷之上，鄰近建筑物為一般農(nóng)村自建磚瓦房和部分土坯房。橋址區(qū)地形稍有起伏，自然坡度約5，地面標(biāo)高2792.1m2805.9m。地

4、表植被稍發(fā)育。勘察期間，溝谷流量相對(duì)較小，水深約0.15m。橋位處百年一遇洪水設(shè)計(jì)流量204.46m3/s，設(shè)計(jì)水位2788.69m，最大沖刷線高程2782.318m。本橋平面位于R=8600m的左偏圓曲線上，縱斷面縱坡1.21%；墩臺(tái)徑向布置。橋梁起點(diǎn)樁號(hào)YK75+604，終點(diǎn)樁號(hào)YK75+810.5，橋梁中心樁號(hào)YK75+707.25，全長(zhǎng)206.5m，跨徑組合為620+（20+2*30）m，橋梁與路線前進(jìn)方向右偏角為90。上部結(jié)構(gòu)采用裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)小箱梁。下部采用雙柱式橋墩，柱式臺(tái)，肋板式橋臺(tái)，墩臺(tái)均采用樁基礎(chǔ)。根據(jù)本橋地質(zhì)情況，墩臺(tái)基礎(chǔ)均按照摩擦樁設(shè)計(jì)。安全紅線設(shè)在距最外側(cè)鉆孔

5、灌注樁15m處。該工程項(xiàng)目墩、臺(tái)樁基直徑分別為1.6、1.4、1.2m，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)樁基分布、地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)樁徑、樁長(zhǎng)等情況采用旋挖鉆與沖擊鉆成孔工藝，沖擊鉆主要在堅(jiān)硬巖層中使用，河灘樁基施工前需提前筑島。2沖擊鉆施工原理及特點(diǎn)2.1沖擊鉆施工原理沖擊鉆在沖擊成孔的施工過程中，采用了破碎原理，即沖擊破碎入巖工藝，利用沖擊鉆鉆頭對(duì)巖石進(jìn)行沖擊，沖擊鉆鉆頭由鋼繩連接，沖擊起降時(shí)方便施工，大大增加工作效率，同時(shí)縮短施工時(shí)間。再利用正循環(huán)或反循環(huán)排渣的方法將破碎時(shí)產(chǎn)生的巖石碎渣及時(shí)排出孔外，在沖擊鉆進(jìn)過程中如此往復(fù)，直至其達(dá)到孔底的設(shè)計(jì)標(biāo)高9。2.2沖擊鉆特點(diǎn)沖擊鉆成孔作業(yè)時(shí)，因其具備不易塌孔，不易偏孔，

6、沉渣較少，成孔率高等特點(diǎn)，在鉆孔灌注樁施工時(shí)應(yīng)用甚廣，尤其是對(duì)于河床或地質(zhì)為嵌巖、基巖等地質(zhì)較為復(fù)雜時(shí)，往往采用沖擊鉆孔來進(jìn)行成樁孔作業(yè)10。3現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)3.1測(cè)點(diǎn)布置根據(jù)本橋梁工程的特點(diǎn)，采用TC-4850測(cè)振儀測(cè)試系統(tǒng)對(duì)沖擊鉆作業(yè)過程中鄰近建筑物附近地表振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以確保建筑物所受沖擊波符合有關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試儀器如圖1所示。測(cè)試時(shí)選擇沿線建筑物的地面振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，并選兩個(gè)測(cè)線進(jìn)行開挖階段測(cè)試，相互校核。每條測(cè)線上布設(shè)5個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別進(jìn)行了3次不同鉆進(jìn)深度的振動(dòng)測(cè)試，多次下挖監(jiān)測(cè)以利于保證測(cè)試值的準(zhǔn)確性。其中前兩個(gè)測(cè)點(diǎn)選擇在沿線地面上，后3個(gè)測(cè)點(diǎn)為周圍鄰近建筑物。各側(cè)點(diǎn)距沖擊鉆作業(yè)點(diǎn)的

7、距離分別為2m，6m，14m，30m，62m。測(cè)試過程中，測(cè)試儀器有0.05Hz和0.02Hz兩種觸發(fā)頻率，采樣時(shí)間保持在10s40s之間。布設(shè)儀器時(shí)，確保Y方向朝向沖擊鉆機(jī)點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)如圖2所示。測(cè)試過程中主要監(jiān)測(cè)沖擊鉆進(jìn)時(shí)地表質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度和鉆進(jìn)不同深度施工工況下地表各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度。3.2測(cè)試結(jié)果分析以其中一條測(cè)線的測(cè)試數(shù)據(jù)為例進(jìn)行分析。測(cè)線上5個(gè)測(cè)點(diǎn)第1次下挖測(cè)試結(jié)果見表1所列。由表1可以看出，Y通道的振速值為最大值，其距離沖擊鉆2m的測(cè)點(diǎn)值為1.32cm/s，而距離沖擊鉆62m的測(cè)點(diǎn)值為0.02cm/s。沖擊鉆進(jìn)過程中，振速值由1號(hào)測(cè)點(diǎn)的1.32cm/s逐漸衰減到5號(hào)測(cè)點(diǎn)的0.02c

8、m/s，其主頻率在10Hz20Hz之間。沖擊鉆施工時(shí)，1號(hào)測(cè)點(diǎn)測(cè)試所得典型振動(dòng)效應(yīng)波形如圖3所示。測(cè)線上5個(gè)測(cè)點(diǎn)第2次下挖測(cè)試結(jié)果見表2所列。由表2可以看出，Y通道的振速值為最大值，其距離沖擊鉆2m的測(cè)點(diǎn)值為1.25cm/s，而距離沖擊鉆62m的測(cè)點(diǎn)值為0.02cm/s。沖擊鉆進(jìn)過程中，振速值由1號(hào)測(cè)點(diǎn)的1.25cm/s逐漸衰減到5號(hào)測(cè)點(diǎn)的0.02cm/s，其主頻率在10Hz20Hz之間。測(cè)線上5個(gè)測(cè)點(diǎn)第3次下挖測(cè)試結(jié)果如表3所列。由表3可以看出，Y通道的振速值為最大值，其距離沖擊鉆2m的測(cè)點(diǎn)值為1.16cm/s，而距離沖擊鉆62m的測(cè)點(diǎn)值為0.02cm/s。沖擊鉆進(jìn)過程中，振速值由1號(hào)測(cè)點(diǎn)的

9、1.16cm/s逐漸衰減到5號(hào)測(cè)點(diǎn)的0.02cm/s，其主頻率在10Hz20Hz之間?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，振速值除沿著測(cè)線方向不斷衰減之外，隨沖孔深度的增加，振動(dòng)速度值也在不斷下降。1號(hào)測(cè)點(diǎn)在3次鉆進(jìn)沖擊作業(yè)時(shí)的最大振速由1.32cm/s逐漸衰減至1.16cm/s。2號(hào)測(cè)點(diǎn)在3次鉆進(jìn)沖擊作業(yè)時(shí)的最大振速由0.55cm/s逐漸衰減至0.14cm/s。3號(hào)測(cè)點(diǎn)和4號(hào)測(cè)點(diǎn)在3次鉆進(jìn)沖擊作業(yè)時(shí)的最大振速均出現(xiàn)反彈現(xiàn)象，這是由于低頻振動(dòng)的特性所產(chǎn)生。5號(hào)測(cè)點(diǎn)在3次鉆進(jìn)沖擊作業(yè)時(shí)的最大振速均為0.02cm/s。此外，當(dāng)測(cè)試主頻范圍在10Hz20Hz時(shí)，依據(jù)爆破安全規(guī)程可得出，一般磚房的振動(dòng)安全容許振速為2.

10、3cm/s2.425cm/s，土坯房的振動(dòng)安全容許振速為0.7cm/s0.825cm/s。而從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在距離沖擊鉆孔點(diǎn)14m的地面時(shí)，3次鉆進(jìn)所測(cè)的振速值分別為0.55cm/s、0.14cm/s和0.14cm/s，其值均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于安全的允許振速限值。表明當(dāng)沖擊鉆作業(yè)時(shí)，沖擊波傳至施工紅線以外建筑物附近時(shí)的振速已衰減至安全允許振速限值，其影響屬正常范圍之內(nèi)不會(huì)危及鄰近建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。4結(jié)論（1）在沖擊鉆進(jìn)作業(yè)過程中，其沖擊產(chǎn)生的振速沿測(cè)線方向衰減很快，傳至距施工紅線附近的測(cè)點(diǎn)時(shí)，振動(dòng)波速遠(yuǎn)未達(dá)到安全允許的限值，進(jìn)一步表明臨近鄰近建筑物在沖樁施工時(shí)，所受沖擊波的影響符合有關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)。（2）試

11、驗(yàn)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明在距離沖擊鉆14m處的2號(hào)測(cè)點(diǎn)的振速就已衰減至安全允許振速限值，也可認(rèn)為安全距離大體在14m左右。同時(shí)也說明施工紅線設(shè)置位置的合理性。（3）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)表明，其振動(dòng)頻率均在10Hz20Hz之間，屬于低頻振動(dòng)，在沿鉆孔深度方向上，振動(dòng)速度逐漸減緩，但也可能出現(xiàn)反彈現(xiàn)象。參考文獻(xiàn)：1宋興彪.公路橋梁樁基礎(chǔ)施工技術(shù)研究J.交通世界，2022（17）：131-132.2周永強(qiáng).橋梁樁基礎(chǔ)工程鉆孔灌注樁施工技術(shù)分析J.交通世界，2022（16）：87-89.3張弛.橋梁鉆孔灌注樁施工中若干問題及質(zhì)量管理策略J.建筑技術(shù)開發(fā)，2022（10）：55-56.4種生平，柴成平，季海興.建筑工程土建施工中樁基礎(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用研究J.智能城市，2022（14）：147-148.5羅鴻，丁艷超，周銀，等.沖擊鉆孔樁施工對(duì)臨近建筑影響的數(shù)值模擬分析J.中外公路，2022（4）：189-191.6唐成.樁基施工對(duì)周邊房屋振動(dòng)影響分析與研究J.科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2022（18）：159-161.7杜安矞.鉆爆法施工對(duì)鄰近埋地管道影響的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)分析J.四川水