1、2007年6月巾國湮灣建設第3期總第149期China HaIbour Engineering強夯對周圍已建建筑物的影響Jun2007Total 149No3黃瑛(廈門交港工程設計咨詢有限公司，福建廈門361004)摘要：分析了強夯法加固地基時，夯擊能、夯點距離、夯擊數等因素對周圍已建建筑物的安全的影響。通過振動速度、振動加速度、地基位移、建筑物的變形等項目的監測來確定強夯的安全距離。結果表明，強夯對建筑物影響分析采用地震烈度對建筑物危害標準進行評價是比較合適的。關鍵詞：強夯；夯擊能；影響中圖分類號：TU47231文獻標識碼：A文章編號：10033688(2007)03002403Analys
2、is of Impact of Dynamic Compaction uponExisting Surrounding StructuresHUANG Ying(Xiamen Road&Halbour Design Ltd，xiamen361004，China)Abstract：Analyses were made of the innuence of tamping energy，distance of tamping points and number of passesuponthe safbty ofthe existing surrounding stnlctures when a
3、foundation is improVed with the dynamic compactionmethodThe safc distance of dynamic compaction to the exiting stmctures was detemlined according to the measurements ofvibrating speed，vibrating acceleration，foundation displacement and defbmation of structuresThe resultsofthe analyses indicate that i
4、t is more adequate to evaluate the innuence ofdynamic compaction upon buildings withthe standard of earthquake intensity jeopardizing buildingsKey words：dynamic compaction；temping energy；innuence強夯法的應用是一項成熟的地基加固技術。但在規范彈性體半空間中傳播，改變著土體的物理力學性質。振動中很少或基本上沒有提到如何評價及預防強夯對鄰近建筑波以體波和面波的波體系從夯點向外傳播，在地基中會產物或設備產生的
5、有害影響。強夯振動對建筑物的影響的大生一個波場。體波包括縱波(亦稱壓縮波，P波)和橫波小，不僅與強夯的有關工藝參數(如夯擊能、夯點間距)(亦稱剪切波，s波)。體波沿著一個半球波陣面徑向地有關，還與土體的組成及建筑物本身的結構有關。本文主向外傳播。縱波使土體受拉、壓作用，能使孔隙水壓力增要就強夯引起的土體變形與振動擾動展開討論，提出了采加，導致土骨架解體，而隨后到達的橫波使解體的土顆粒用地震烈度作為強夯對建筑物危害的評判標準，分析了強處于更加密實狀態。面波主要有瑞利波(R波)及洛浦波夯對周圍建筑物的影響因素，總結了一些有效的措施來消(L波)，面波攜帶的夯擊能局限在地表層附近區域內傳除和減弱強夯對
6、周圍建筑物的不利影響。播，面波可使表層土體松動形成松弛區域【“。因而面波對1強夯對周圍建筑物影響的機理地基壓密沒有效果，但對建筑物產生的振動較大，為有害在巨大夯擊能的作用下，夯點中心一般都會迅速下沉波。從上述的分析原理不難看出，由于沖擊波的作用引起(累積的沉降量甚至可達1 m以上)，夯坑周圍的土體一地基土的擠密和表層的松弛變形，從而造成了地基土變形，般也會隆起，所以在夯擊能的作用下土體將產生了很大的地基土的變形必然影響了周圍已建建筑物基礎的安全。變形，地基土體的變形必然會對周圍建筑物產生不利影響。地震對建筑物的影響，主要表現在從震源(相當于夯夯錘對地面施加的沖擊能量，以振動波的形式在地基 點中
7、心)釋放的部分能量(相當于夯擊能)以波動的形式向四周傳播。地震波也是以體波和面波的形式向地基土傳收稿日期：20070125修回日期：20070508播，也是因波的振動造成對建筑物的地基土的破琛“。可作者簡介：黃瑛(1972一)，女，工程師，福建廈門市人，從事水見地震對地基土振動的分析原理與強夯對土體中的動力分工結構及軟基加固的設計。析原理基本相同。但由于強夯振動的周期比地震短得多，萬方數據2007年第3期黃瑛：強夯對周圍已建建筑物的影響25產生作用的時間短，一般強夯1秒鐘可完成全過程，而地震6度以上的平均振動時間為30 s；且強夯產生振動作用的范圍也遠小于地震作用范圍，所以強夯施工時，對附近已
8、有建筑物和施工的建筑物的影響肯定要比地震的影響小，但國內目前還沿用相當于地震烈度的設計標準規定，作為安全的影響距離p，。綜上所述，強夯產生的巨大沖擊能量可使附近的場地下沉和隆起，并以沖擊波向外傳播，對鄰近的土體及周圍建筑產生擾動影響，引起場地表面和建筑物不同程度的損傷與破壞。2工程實例21工程概況招商局中銀漳州經濟開發區3號泊位后方集裝箱堆場，1座倉庫位于該堆場內。原始地貌為山前海灘和低山，后經回填開山土石形成現場地。場地內地層結構主要由人工填土組成，人工填土下層為燕山花崗巖，人工填土的厚度為29m，很不均勻，位于倉庫附近的填土厚度在6m左右。人工填土主要為塊石及粘性土組成。塊石含量達4070
9、，塊石主要為灰白、褐黃色的花崗巖，中微風化。一般塊徑為0206 m，最大塊徑達13 m，骨架間有少量粘性土，塊石之間接觸極不穩定，結構松散。對堆場的地基處理采用強夯，強夯設計為三遍點夯一遍普夯，點夯擊能為1 800 kJ，夯點為正方形布置，間距為3m；普夯單點夯擊能為1 000 kJ，采用搭接夯。強夯過程中使用夯錘重為15t，落差12m。 一，一為保證倉庫的安全，在距離倉庫邊緣1 m的位置布置了一條寬80m、深3m的隔振溝。22監測項目及監測點布置221監測項目的選擇從上述強夯傳遞機理來看，采用地震烈度作為對建筑物危害的評價標準是比較合適的p。J。因建筑物及建筑物內的設備對振動危害的要求不同，
10、所確定的對建筑物的影響標準也應不同。中國地震烈度表(GB，1117742一1999)，對V級地震烈度做了如下定義：室內普遍、室外多數人有感覺，多數人夢中驚醒，門窗、屋頂、屋架顫動作晌，灰土掉落，抹灰出現微細烈縫，有檐瓦掉落，個別屋頂煙囪掉磚不穩定，器物搖動或翻倒，水平向地面運動峰值加速度2244 clIls 2 峰值速度24 cms。本工程內的倉庫為一般建筑物，采用v級地震烈度作為對建筑物危害的評定標準。通過對水平向振動加速度和速度的測定，來確定強夯對建筑物影響的安全距離。因為強夯會引起土體的變形，因此通過建筑物豎向和側向位移也可評判強夯對建筑物的影響程度。綜上所述強夯對建筑物影響的監測項目主
11、要有：目測強夯時建筑物變形及其他影響等，主要是在夯擊時及時檢查建筑物掉灰、墻體有無裂紋的情況來判斷強夯對建筑物的影響；采用測試儀器對強夯時沖擊波產生的水平向加速度、速度，來確定對建筑物的影響安全距離，從量化的標準上來判斷對建筑的影響；另外對位移的監測也可量化的來判斷對建筑的影響程度。222監測點的布置本工程布置了兩組監測點：第一組監測點布置在距離倉庫較遠的地方，進行水平速度測試，主要目的是確定強夯對建筑物的影響安全距離；第二組測試數據布置在倉庫附近，主要目的是對施工時夯擊能對倉庫影響進行監測(如圖1)。羈I圖1樁測點平面布置圖(單位：m)3強夯對周圍建筑物的影響因素分析31夯擊能量對建筑物的安
12、全距離的影響根據建筑物安全要求，振動速度需在24 cm，s間，表1列出了第一組監測的安全距離。從表l的數據可看出夯擊能越大，土體的變形和破壞越大，引起的土體的振動速度越大，建筑物影響的安全距離也就越大。表1不同夯擊能的安全距離夯擊能，kJl 0001 800波速為2 cm，s距離，m1216波速為4 cm，s距離，m8lO從表1的數據可判斷本工程的安全距離應在1016 m。32夯擊數與振動加速度和振動速度的關系圖2和圖3為第二組數據，夯擊能為1 800kJ。可以看出夯擊振動產生的加速度和速度隨著夯擊擊數的增加而增加。這是開始時夯擊動能大部分消耗于壓密土體，而隨著擊數增加，進一步壓密土體越來越困
13、難，多余的能量在較密實的介質中傳播，振動加速度和速度就會增加。但當土體達到最大密度時，土體振動加速度和速度也達到了最大值，從圖2和圖3也可看出當夯擊次數在第6夯后，實測振動速度和加速度上升到極值后，曲線曲率變緩。33與夯點距離的大小與振動加速度和振動速度的關系圖4為第二組數據，夯擊能為1 800 kJ，可看出隨著離夯點距離越大振動加速度和速度越小。圖2和圖3也可看出隨著離夯點距離加大振動加速度和速度曲線曲率越緩，距離夯坑15 m時振動速度基本上穩定在2426 cIIls。說明隨著離夯點距離的加大，強夯振動能量被地基土吸收的越多，傳遞到建筑物的有害能量就越少，從而對建筑物的危害的影響也就越小。3
14、4土體的變形分析圖5為夯點中心夯沉量與夯擊數間的關系曲線。從圖中可看出隨著夯擊數的增加，土體的變形越大，到第6擊后土體變形趨于平緩，說明土體到第6擊后已經基本趨于密實，累計夯擊能對土體變形的影響達到或接近最大，這萬方數據26，I魯3趟耀廈l斗夯擊數圖2速度與夯擊數的關系暑U螺橡夯擊數中國港灣建設2007年第3期p 蚰PI加暑旨33越舳趟嘲瑙目星蟹*幽繁加l23456789夯擊數與夯坑中心的距離m圖3加速度與夯擊數的關系圖4振動速度與夯坑距離的關系也可起到減少對建筑物安全的影響。44改變施工順序減少對建筑物的影響先夯擊建筑物附近的地基，然后再夯擊遠處的。由于剛開始時土體松散，土體的阻尼比大吸收的
15、夯擊能較多，向外傳播的振動波的波速和振動加速度就較小，對建筑物的安全影響也就較小。5結語強夯所引起的振動對周圍建筑物的擾動影響，不僅與建筑物附近地面振動的最大振動速度、最大加速度、振幅、振幅頻率有關，而且與土質、建筑物本身的強度及剛度等圖5夯沉量與夯擊數的關系有著密切的關系”1。本文主要通過強夯對地基土的振動影響分析，得出以下幾點結論和看法：與夯擊數對振動加速度和加速度的分析是基本一致的。(1)強夯對周圍建筑物的影響評價，可根據建筑物對35土體位移及建筑物的目測情況分析振動的要求，采用地震烈度的標準進行。對倉庫邊布置的位移監測點的觀測，豎向和側向的位(2)強夯對建筑物的安全影響主要通過振動速度
16、、振移基本沒有，說明強夯對建筑物地基安全基本沒有影響。動加速度、地基變形、建筑物的位移情況等項目的監測。夯擊時倉庫沒有掉灰和裂紋情況出現，但夯擊時飛濺通過對夯點不同距離振動速度和振動加速度的測試，來確出的石塊把倉庫的玻璃砸壞，飛濺到屋頂(屋頂為波紋鋼定強夯影響的安全距離。板)，屋頂留下被石塊匝過的凹痕。因此對建筑物還需采(3)夯擊能越大對建筑物的影響也越大，夯擊數越多取一些隔離和保護措施來避免強夯對建筑物的不利影響。對建筑物振動影響也越大，但夯擊數達到一定的數量后地4減少或避免強夯影響的有效措施基土在此夯擊能作用下和該土質條件下(如該含水率等)41保證有效的振動安全距離達到或接近最大密度，對建
17、筑物振動影響也就達到最大。根據建筑物及設備對振動的要求，依據夯擊能、夯擊(4)離夯點越遠，對建筑物的振動影響也就越小。數、地基土等情況，確定安全距離是避免強夯對建筑物影(5)設置隔振溝、改變夯擊工藝參數、改變施工順序響的必不可少的措施。等方法可減少強夯對建筑物安全的影響。42設置隔震溝減少強夯對周圍建筑物的影響參考文獻：隔震溝主要是起到消波、濾波的作用，隔震溝將大部1林宗元巖土工程治理手冊M遼寧科學技術出版社，1993分振動波的水平分量產生的能量降到了最低限度，同時也2錢家歡，殷宗澤土工原理與計算M中國水利水電出版社，使豎向的能量有了很大的衰減”1。1996隔震溝有兩種，主動隔震是采用靠近減震
18、或圍繞震源3葉書麟，韓杰，葉觀寶地基處理與托換技術M中國建筑工的溝，以減少震源向外輻射的能量；被動隔震是靠近減震業出版社，1994的對象挖一條溝pJ。在本工程中設置的是被動隔振溝，實4顧渭建，馬福滿，王保存已建建筑物周圍地基強夯處理的測試和分析J建筑結構，1997，(9)：810踐證明起到了很好的隔振效果。5歐陽立勝，王迪潔強夯地震效應淺析J華南地震，2004，(3)：43改變強夯工藝減少對建筑物的影響96100從上述夯擊能、夯擊數與振動加速度、振動速度關系6張孟喜黃土受強夯擾動的工程特性與環境公害研究J巖分析可知，在靠近建筑物的附近減低夯擊能、減少夯擊數土力學，2004，(12)：4854萬方數據
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