强夯施工振动对相邻钻孔灌注桩影响试验研究.doc

强夯施工振动对相邻钻孔灌注桩影响试验研究程书昌，刘文东，何林（中国化学工程第一岩土工程有限公司，河北 沧州 061001）摘要：强夯法是地基处理的一种常用方法，而强夯施工振动往往对周边建（构）筑物产生不利影响，从而制约了其应用范围。本文结合某沿海地区松散填土场地强夯工程实例，通过分析论证、振动试验等手段，重点分析了强夯振动对相邻钻孔灌注桩可能产生的影响，并提出了解决方案，同时根据实测结果，提出了强夯安全距离的确定。关键词：强夯；振动；安全距离0.前言强夯法加固地基具有施工简单、效果好、使用经济等特点，从而在世界范围内得到广泛应用。然而强夯作为一种冲击型震源，在夯锤落地的瞬间会产生强大的冲击波，从夯点向外传播，其中面波仅在地表传播引起地表振动，由于振动几何阻尼和地基土材料阻尼作用，一般在很短时间内（约0.41.0s）消失，同时其振动强度随着与夯点距离的增加而减弱，当夯点周围一定范围内的地表振动强度达到一定数值时，会引起地表与周围建筑物的共振，从而使之产生不同程度的损坏与破坏等环境危害；同时由于连续夯击，造成地面振动的强度比较大，因而强夯振动对周围环境将具有更大的潜在危害性。本文以某化工品仓储项目强夯施工为例，根据实测结果论证其对临近钻孔灌注桩可能产生的危害性及强夯施工安全距离的确定。1.工程概况某化工品仓储项目位于广东省珠海市临港工业区高栏岛，拟建总库容为200万m的化工品储罐区，其中最大单体储罐容积为2.5万m，项目总占地183702，地基设计采用强夯法施工。根据基岩埋深不同，施工场地划分为10000kNm、8000kNm、6000kNm和3000kNm能级4个作业区。施工场地地层自上而下分布为碎石层、冲填土、块石层、淤泥、细砂、中粗砂、黏土、砂质黏性土、中风化层，其中中风化岩层顶面埋深约335m。强夯施工前，场地南侧公用管廊钻孔灌注桩正在施工。钻孔灌注桩桩径1000，混凝土强度等级C25，桩端持力层为中风化花岗岩，桩长838m，自东向西桩长逐渐增加。其最近处距设计夯点仅3.93m（图1）。区（10000kNm）区（8000kNm）区（6000kNm）区（3000kNm）夯点征地红线1000钻孔桩建筑红线3.93m图1 钻孔桩与夯点相对关系示意图2.强夯振动影响分析强夯施工前，桩基施工单位认为强夯振动将对钻孔灌注桩产生不利影响。在建设单位的协调下，两家施工单位组织设计、监理、检测等单位以及相关专家参加的专题论证会。经讨论认为：强夯夯击引起的振动是一种瞬时型的冲击振动，地基土的强度和强夯能级决定了振动的影响程度和传播距离，地基土强度越低（土越软、空隙越大）、强夯能量越小，振动也越小、传播距离越近。本场地靠近管廊处为虚填的山皮石，根据国家地震局制定的中国地震烈度表和国家标准动力机器基础设计规范，并参考以往工程经验和相关资料：a.在距离夯点5m以内，土体振动加速度大于0.51.0g，速度大于50mm/s，振幅大于1mm。该距离内振动将对地面上一般建筑物造成一定程度破坏，此范围为振动破坏区，振感较大。b.距离夯点515m，该区域内的地面振动加速度在0.20.5g，速度在3050mm/s，振幅在0.21.0mm。这样的振动对一般建（构）筑物有振感，但不会对结构造成影响，此范围为振动影响区。c.距离夯点15m以外，此区域的振动加速度小于0.2g，振动速度小于30mm/s，振幅小于0.2mm，振感不大。这种振动只对精密仪器、精密仪表、精密机械会有一定的影响，对一般建（构）筑物不会造成影响，属于振动安全区。为降低强夯振动对钻孔灌注桩的影响，距桩基15m范围内强夯施工应待桩身混凝土龄期7d以后进行，且考虑到建筑红线以北12m范围内征地用途为消防通道，该区域（距钻孔灌注桩15m范围内）强夯仅进行1500kNm满夯处理。经设计变更后，本工程的强夯与钻孔灌注桩具有如下特点：a.能量低：本场地采用的是在虚填山皮土上的夯实处理，能级很低，振动影响较小。b.土松散：本工程靠近管廊处属于虚填山皮土地基加固，填土结构松散，空隙较大，本身具有对振动波的吸收作用，减轻了振动波的向外传播。c.在地下：钢筋混凝土钻孔灌注桩桩径较大，桩体本身与土体之间有一层润滑剂即泥皮的保护，况且，临近桩的施工对其影响要超过强夯影响。可设置防振减震措施：施工前在管廊与强夯施工区域之间（临近管廊一侧）设置隔振沟，同时，钢筋混凝土钻孔灌注桩的桩顶也在地面以下，是振动的天然屏障，都起到了隔离振动、减小振动的作用。鉴于以上分析并采取可靠措施后可以得出结论，无论从地层条件、施工能级分析和环境条件看，本工程施工都不会对附近钻孔灌注桩和管廊结构造成不良影响。3.试验根据上述分析，强夯施工单位委托监测单位在施工前分别进行了隔振沟作用测试、强夯振动监测等试验。监测设备采用Minimate Plus型振动检测仪，监测数据采用BlastWare系列软件处理。3.1隔振沟作用测试相关监测点位置见图2，强夯采用3000kNm能级，隔振沟宽2m，深4m，1#和2#监测点分别位于隔振沟两侧。振动监测数据显示，1#点三向合峰值速度为26.4mm/s，2#点三向合峰值速度为10.1mm/s。从数据来看，隔振沟作用明显，经隔振减振后，振速衰减61.7%。1#2#4m深隔振沟3000kNm夯点6m9m15m图2 隔振沟监测点位置示意图3.2强夯振动监测相关监测点位置见图3，强夯能级采用1500kNm。从监测数据来看，3#监测点三向合速度为12.4mm/s，根据爆破安全规程（GB6722-2003）可知，新浇大体积混凝土当龄期为初凝3d时安全允许振速为2030mm/s，3d7d龄期时安全允许振速为3070mm/s，7d以上龄期时安全允许振速为70120mm/s。因此，实测振速不超过新浇大体积混凝土安全允许振速，不会对钻孔灌注桩造成危害。3#4m深隔振沟1500kNm夯点15m图3 强夯振动监测点位置示意图4.施工 根据试验结果及论证结论，强夯施工单位先期对距桩基15m以外范围内夯点按原设计进行了施工，并在全部桩基施工完毕10天后，对距桩基315m范围内进行了满夯施工，强夯能级1500kNm，每点夯击数2击，锤印搭接1/3。5.检测钻孔灌注桩施工完成后，桩基施工单位曾委托监测单位进行了静载试验和低应变检测，其中低应变检测数量为42根，检测结论为类桩41根，类桩1根。为进行对比，临近区域强夯施工前强夯施工单位对剩余42根桩进行了低应变检测，检测结论为类桩36根，类桩6根。强夯施工完成后，强夯施工单位委托同一家监测单位对全部钻孔灌注桩重新进行了低应变检测，检测结论为类桩77根，类桩7根。其中类桩数量与缺陷位置与前两次检测结果相同，强夯施工未造成新的破坏。6.结论综合强夯振动影响试验和桩基低应变检测结果，可以得到如下几方面结论：强夯施工时，设置隔振沟作用明显，可以有效降低振速，减轻对周围建（构）筑物的危害或影响。在表层土体松散的场地进行强夯施工，填土空隙对振动波具有吸收作用，振动速度随距离的增加衰减较快。衰减规律表明：高能级强夯安全距离可取15m，1500kNm强夯对5m外新浇大体积混凝土的影响基本可以忽略。强夯振动影响评价应根据具体项目具体分析，与施工场地地质条件、周围建（构）筑物抗震设防等级、强夯施工工艺等因素有关，强夯施工时应注意与其它强夯监测方法相结合，进行全面系统的分析与评价。作者简介：程书昌（1974），男（汉族），河北晋州人，本科，高级工程师。参考文献1施有志.强夯引起的振动规律与环境效应分析.岩土工程技术，20