某市政道路路基强夯振动影响分析

王健

摘    要：本文结合工程实例介绍强夯施工的原理和施工中振动监测方案，对监测数据进行分析研究找出强夯施工的安全距离以指导现场施工。

关键词：强夯;振动;振动速度最大值;监测;安全距离

1  前言

强夯法在国际上称为移动力压实法或移动力固结法，是反复将夯锤提到高处使其自由落下，给地基以冲击和振动能量，将地基土夯实，从而提高地基的承载能力，降低其压缩性，改善地基性能。

强夯施工过程中，在夯锤落地的瞬间，一部分动能转化为冲击波，从夯点以波的形式向外传播，并引起地表振动。当夯点周围一定范围内的地表振动强度达到一定数值时，会引起地表和建筑物、构筑物不同程度的损伤和破坏，并产生振动和噪声等公害。随着强夯加固技术的推广和应用，上述影响已引起人们的关注，因此有必要对强夯引起的地面运动变化规律及其振动强度对建筑物和构筑物的影响进行研究。

2  监测任务

大连某回填区修建市政道路，拟采用强夯法处理地基，在拟修建的市政道路周边有现状建筑物，本次监测工作的主要任务是找出强夯点位置与已有建筑物之间的安全施工距离，以指导现场施工。

3  地质情况，道路路基由上到下的揭露依次为：

①素填土：灰褐色，由碎石及粘性土组成，碎石含量 60% ，粒径 2-20cm，碎石成分为板岩、石英岩，局部含有大块石，块径大于 50cm，松散～稍密。本层为新近回填。本层厚1.80m～27.60m，层底标高-20.06m～10.04m，层底埋深 1.80m～27.60m。

②卵石：灰黄色，呈亚圆形，主要为石英岩，粒径 2cm～10cm，含量约 60%，其间隙充填粘性土，饱和，中密。层厚 0.50m～3.30m，层底标高-22.03m～-10.25m，层底埋深 16.40m～29.60m。

③红粘土：红褐色，可塑～硬塑，干强度高，韧性高，切面有光泽，无摇振反应。层厚 1.30m～5.20m，层底标高-19.87m～-6.22m，层底埋深 11.20m～27.30m。

④强风化板岩：灰黄色，结构大部分破坏，矿物成分显著变化，岩芯呈碎屑状，手可折断，遇水易软化。可见带厚 1.20m～5.70 m，孔（层）底标高-15.51m～8.32m，孔（层）底埋深 3.00m～20.30 m。

4  強夯工艺

本次采用点夯夯击能为8000kN·m;点距为5m。点夯2遍，点夯第一遍夯点与第二遍夯点成正方形布置，满夯点成正方形布置，锤印搭接1/4d。停夯标准，最后两击平均沉夯量不大于200mm。

5  监测依据

本次强夯监测受影响区域的楼房属于《爆破安全规程》中规定的钢筋混凝土结构房屋，参照GB 6722—2014《爆破安全规程》第13.2.2条表2，对于一般民用建筑物测点的主振频率和振动速度的安全标准： f≤10Hz、安全允许质点振动速度1.5cm/s～2.0cm/s。

6  监测方案

强夯振动传播可分为垂直向、水平向（分径向和环向），其中水平径向振动速度最大，本次监控以不同距离处的水平径向数据进行分析。

根据试验目的，采用固定监测点、移动夯点的方式。选取一废弃建筑物做试验，距离监测建筑物80m左右的位置作为强夯初始点位置，夯点位置沿道路轴线方向布设，各夯点中心间距取5m，从最远端开始试夯，夯击能取8000kN·m，试夯时夯点与建筑物之间的场地条件应与正式强夯施工时保持一致，避免因场地条件发生变化导致监测结果无法准确反应实际振动情况。

7  监测数据

8  数据分析

从监测数据和夯击距离与振动速度最大值关系曲线可知：

（1）振动的Vmax随着夯点的距离变大而随之变小;（2）强夯初期（夯击2次）与强夯后期（夯击8～11次）相比，同一距离强夯初期的Vmax相对较小;（3）本次监测30m～55m范围内Vmax变化较大，55m～80mVmax逐渐趋于平稳。

9  结论与应用

（1）强夯施工引起的振动，并不完全取决于夯击能的大小，它与土的性质关系很大，如强夯前期土质松软则每锤夯击下沉量大，夯击能消耗于变形能就多，引起的振动就小，Vmax相对较小;随着夯击次数增加，土体强度趋于稳定，此时的夯击能几乎全部作用在土体的振动上，Vmax相对较大。

（2）强夯施工产生的振动在传播过程中，其振动能量的衰减随着夯击距离的变化存在陡降的拐点，这对有效掌握强夯振动影响具有指导意义。

（3）本次采用8000kN·m夯击能进行试验，当达到停夯标准距夯击点距离为45米时Vmax为1.39cm/s小于GB 6722—2014《爆破安全规程》规范要求值1.5cm/s，因此本次道路强夯施工应在上述距离之外按设计要求进行强夯施工。

参考文献：

[1]  JGJ 79—2002.建筑地基处理技术规范[S].

[2]  龚晓南.地基处理手册[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2011.

[3]  GB 6722—2014.爆破安全规程[S].

[4] 褚宏宪，史慧杰.强夯振动监测应用分析[J].物探与化探，2005（1）：87～92.