道路振动施工对近接工程的影响分析

摘要：为了更加合理地评估道路施工时的振动对近接工程的影响，需對交叉施工现场进行必要的监测分析。根据传感器布置方案收集振动数据，通过对杭州某建筑工程深基坑和相关建筑物进行振动测试，分别从x、y、z三个方向来研究道路压路机振动工作时对其的影响。研究表明：埋设在隔震沟内侧一值小于2cm/s时振动压路机的振动不对该建筑构成影响。

关键词：道路振动施工；近接工程；基坑支护；监测；传感器；建筑工程 文献标识码：A

中图分类号：U416 文章编号：1009-2374（2017）10-0152-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.076

1 概述

随着城市化的快速推进，大型越江隧道、大规模轨道交通以及连续性高架道路等各类市政基础设施项目大范围的密集建设，这些工程由于建设周期短、任务重以及工期紧，经常存在交叉施工，特别是软土地区上的深基坑开挖施工使原本就具有的技术风险更加突出，一旦发生风险事故，将可能造成严重的经济损失和社会影响。目前，我国对该领域研究相对较少，道路施工特别是对深基坑工程的影响目前还停留在概念和经验阶段，而且目前的研究方法还不能进行动态信息反馈，因此有必要对振动施工现场进行研究。

2 布置传感器

由于杭州某建筑工程深基坑与道路属于近接交叉工程（仅距2～3m），为了对路面、楼板等重要控制区域进行有效监测，及时反馈现场数据，以便对交叉施工工程实行科学化管理，避免盲目施工造成的安全、质量隐患，特在深基坑附近楼房首层顶板布设振动传感器。另外，对维护结构或隔震沟靠近基坑一侧埋置一般振动传感器并将传感器连接至TC-4850型爆破测试仪进行自动数据采集。在压路机开始振动压实之前，用水调和石膏，将传感器固定在所确定的位置上，待石膏中水分蒸发，石膏硬化后，传感器就被牢固地固定在测试位置上。将传感器连接线与测试主机连接，调整测试参数，即可开始采集数据。传感器布置如图1所示：

3 现场振动监测

在开始测试振动数据之前，先要将主机的各项测试参数调整到位，以便在压路机开始振动碾压时，可以准确快速地采集到振动数据，确保数据采集的正确及时。主机数据采集参数设置见表1所示。振动碾压测试过程以及压路机位置实物图见图2所示。压实位置就在隔震墙外侧，距离隔震墙仅50cm。

图2 振动碾压过程

共有两台振动测试仪拱采集数据，集成传感器布置在楼房首层顶板上。普通传感器布置在隔震墙上，在同一位置不同距离布置，两只传感器垂直于道路方向上相距1.5m。即隔震墙距离压路机1.5m，楼房首层底板传感器距压路机3m。根据传感器性质，分别采集同一位置不同距离的平行于道路、垂直于道路和铅垂方向的振动速度，以了解压路机振动工作时三个方向分别对基坑及在建建筑物的影响。

4 振动测试结果及分析

4.1 振动传感器测试结果

现场测试时，平行于道路方向为x轴，垂直于道路方向为y轴，垂直于xy平面即铅垂方向为z轴，普通振动传感器（埋设在隔震墙内侧）振动测试结果如图3所示：

图中最上面曲线为x轴，中间曲线为y轴，最下面曲线为z轴，根据图中波形曲线可知，y轴方向振动速度对基坑影响最大，为0.03～0.04cm/s，x轴方向振动速度次之，为0.01～0.02cm/s，z轴方向振动速度影响最小，其速度值小于0.01cm/s。

而位于首层顶板的集成传感器振动测试结果表明z轴、x轴、y轴方向振动速度对基坑影响依次增强，且最大振动速度为0.001～0.005cm/s。该值均在爆破振动效应（见表2）可接受范围内。

我国《爆破安全规程》对各个构筑物的振动安全允许标准（节选）如表3所示。由于振动压路机最大振动频率为33Hz，而实测振动速度控制值小于2cm/s，因此振动压路机在施工过程中的振动不对该建筑构成影响。

4.2 楼板中应力监测

由于本工程的特殊性，道路与深基坑同时施工，要密切监测紧挨道路一侧换撑板带和建筑楼板内力，在现场施工时每隔一定间距预埋应力传感器进行监测。为了提高传感器存活率以及测试时的便利性，导线平均预留长度为15～20m，在钢筋网内的导线，同样埋置在第一层钢筋网下，拉直且稍预留一定长度，用扎丝绑扎，但绑扎程度次于传感器本身，这样做的目的有两个：一是保证在混凝土施工和养护期间的振动和收缩等变化引起导线变形，预留一定长度就可适应以上影响而不会因此而拉断导线；二是绑扎过紧在施工过程中会限制导线移动，也不利于保护传感器。在穿出结构物后，用绑带将同一位置的所有传感器导线绑扎在一起，集成一束顺基坑边缘向上铺设在地面上，在测试时就可根据不同位置处传感器编号迅速采集，通过自动采集箱将数据实时传送回室内监控设备上，可实现动态连续采集数据。

4.3 楼板内应力分布

监测位置从负二层顶板到三层顶板，如图4所示。所有位置受力均为压应力，同为压应力的情况下，负二层底板、负二层顶板及换撑板带中的压力较大，说明基坑换撑后，该位置起到支撑基坑稳定的作用，但压应力值在混凝土结构极限受压范围之内，既保证了基坑的稳定，又有利于混凝土结构稳定。

埋设传感器之后，应力值上升较快，且曲线多出现波动，但波动不剧烈。传感器埋设之初监测应力值上较快是因为，混凝土浇筑、振捣、养护对其产生的影响以及在养护过程中混凝土本身产生收缩等变形，造成传感器监测值迅速上升。曲线波动较多，大多是因为施工过程中车辆振动、施工机械振动对其产生的影响。从图4还可知，建筑中间位置传感器监测数据波动大于上层和最底层，是因为在施工过程中，振动由地表传到地下，中间位置最先受到影响，向上传递过程中振动能量在逐渐损失，向下传递过程中由于大地存在阻尼作用，其振动能量亦减小。但从数据整体来看，尽管存在波动，但应力值较为平稳。

5 结语

通过在振动传感器采集同一位置不同距离的平行于道路、垂直于道路和铅垂方向的振动速度，掌握了压路机振动工作时三个方向分别对基坑及在建建筑物的影响并得出以下结论：（1）埋设在隔震沟内侧一值小于2cm/s。因此振动压路机在施工过程中的振动不对该建筑构成影响。一般振动传感器振动测试结果表明z轴、x轴、y轴方向振动速度对基坑影响依次增强。其规律与首层顶板的振动测试结果一致，并且该值满足相关规范要求；（2）在现场埋设应力传感器时，采用了特殊的绑扎工艺来提高传感器在施工过程中的成活率。所有传感器埋设完毕后，接入自动采集箱，提高采集频率和便利性；（3）混凝土底层应力大于上层应力，这说明换撑过程中，底层结构及换撑板带起到支撑基坑作用。施工振动等影响会造成数据整体波动较大并且中间层受影响最大，在振动安全规范允许范围之内。

参考文献

[1] 任松波.冲洪积粘沙土地层交叉异型深基坑施工动态响应分析[D].西安建筑科技大学，2012.

[2] 张学民，石钰锋，张自力，等.列车动载作用下偏压基坑围护结构的动力响应分析[J].振动与冲击，2012，（20）.

[3] 刘卫丰，刘维宁，Gupta S，等.地下列车移动荷载作用下隧道及自由场的动力响应解[J].振动与冲击，2008，27（5）.

作者简介：俞春飞（1983-），男，浙江诸暨人，杭州（九乔）国际商贸城江干区块建设指挥部办公室（中国杭州四季青服装发展有限公司）工程师，注册二级建造师，研究方向：土木工程、市政基础设施工程。

（责任编辑：小 燕）