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上海伊謄實業(yè)有限責任公司
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道路振動施工對近接工程的影響分析
2017-10-14 閱讀(201)
隨著城市化的快速推進，大型越江隧道、大規(guī)模軌道交通以及連續(xù)性高架道路等各類市政基礎設施項目大范圍的密集建設，這些工程由于建設周期短、任務重以及工期緊，經(jīng)常存在交叉施工，特別是軟土地區(qū)上的深基坑開挖施工使原本就具有的技術(shù)風險更加突出，一旦發(fā)生風險事故，將可能造成嚴重的經(jīng)濟損失和社會影響。目前，我國對該領域研究相對較少，道路施工特別是對深基坑工程的影響目前還停留在概念和經(jīng)驗階段，而且目前的研究方法還不能進行動態(tài)信息反饋，因此有必要對振動施工現(xiàn)場進行研究。
2 布置傳感器
由于杭州某建筑工程深基坑與道路屬于近接交叉工程(僅距2～3m)，為了對路面、樓板等重要控制區(qū)域進行有效監(jiān)測，及時反饋現(xiàn)場數(shù)據(jù)，以便對交叉施工工程實行科學化管理，避免盲目施工造成的安全、質(zhì)量隱患，特在深基坑附近樓房首層頂板布設振動傳感器。另外，對維護結(jié)構(gòu)或隔震溝靠近基坑一側(cè)埋置一般振動傳感器并將傳感器連接至TC-4850型爆破測試儀進行自動數(shù)據(jù)采集。在壓路機開始振動壓實之前，用水調(diào)和石膏，將傳感器固定在所確定的位置上，待石膏中水分蒸發(fā)，石膏硬化后，傳感器就被牢固地固定在測試位置上。將傳感器連接線與測試主機連接，調(diào)整測試參數(shù)，即可開始采集數(shù)據(jù)。傳感器布置如圖1所示：
3 現(xiàn)場振動監(jiān)測
在開始測試振動數(shù)據(jù)之前，先要將主機的各項測試參數(shù)調(diào)整到位，以便在壓路機開始振動碾壓時，可以準確快速地采集到振動數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)采集的正確及時。主機數(shù)據(jù)采集參數(shù)設置見表1所示。振動碾壓測試過程以及壓路機位置實物圖見圖2所示。壓實位置就在隔震墻外側(cè)，距離隔震墻僅50cm。
圖2 振動碾壓過程
共有兩臺振動測試儀拱采集數(shù)據(jù)，集成傳感器布置在樓房首層頂板上。普通傳感器布置在隔震墻上，在同一位置不同距離布置，兩只傳感器垂直于道路方向上相距1.5m。即隔震墻距離壓路機1.5m，樓房首層底板傳感器距壓路機3m。根據(jù)傳感器性質(zhì)，分別采集同一位置不同距離的平行于道路、垂直于道路和鉛垂方向的振動速度，以了解壓路機振動工作時三個方向分別對基坑及在建建筑物的影響。
4 振動測試結(jié)果及分析
4.1 振動傳感器測試結(jié)果
現(xiàn)場測試時，平行于道路方向為x軸，垂直于道路方向為y軸，垂直于xy平面即鉛垂方向為z軸，普通振動傳感器(埋設在隔震墻內(nèi)側(cè))振動測試結(jié)果如圖3所示：
圖中zui上面曲線為x軸，中間曲線為y軸，zui下面曲線為z軸，根據(jù)圖中波形曲線可知，y軸方向振動速度對基坑影響zui大，為0.03～0.04cm/s，x軸方向振動速度次之，為0.01～0.02cm/s，z軸方向振動速度影響zui小，其速度值小于0.01cm/s。
而位于首層頂板的集成傳感器振動測試結(jié)果表明z軸、x軸、y軸方向振動速度對基坑影響依次增強，且zui大振動速度為0.001～0.005cm/s。該值均在爆破振動效應(見表2)可接受范圍內(nèi)。
我國《爆破安全規(guī)程》對各個構(gòu)筑物的振動安全允許標準(節(jié)選)如表3所示。由于振動壓路機zui大振動頻率為33Hz，而實測振動速度控制值小于2cm/s，因此振動壓路機在施工過程中的振動不對該建筑構(gòu)成影響。
4.2 樓板中應力監(jiān)測
由于本工程的特殊性，道路與深基坑同時施工，要密切監(jiān)測緊挨道路一側(cè)換撐板帶和建筑樓板內(nèi)力，在現(xiàn)場施工時每隔一定間距預埋應力傳感器進行監(jiān)測。為了提高傳感器存活率以及測試時的便利性，導線平均預留長度為15～20m，在鋼筋網(wǎng)內(nèi)的導線，同樣埋置在*層鋼筋網(wǎng)下，拉直且稍預留一定長度，用扎絲綁扎，但綁扎程度次于傳感器本身，這樣做的目的有兩個：一是保證在混凝土施工和養(yǎng)護期間的振動和收縮等變化引起導線變形，預留一定長度就可適應以上影響而不會因此而拉斷導線；二是綁扎過緊在施工過程中會限制導線移動，也不利于保護傳感器。在穿出結(jié)構(gòu)物后，用綁帶將同一位置的所有傳感器導線綁扎在一起，集成一束順基坑邊緣向上鋪設在地面上，在測試時就可根據(jù)不同位置處傳感器編號迅速采集，通過自動采集箱將數(shù)據(jù)實時傳送回室內(nèi)監(jiān)控設備上，可實現(xiàn)動態(tài)連續(xù)采集數(shù)據(jù)。
4.3 樓板內(nèi)應力分布
監(jiān)測位置從負二層頂板到三層頂板，如圖4所示。所有位置受力均為壓應力，同為壓應力的情況下，負二層底板、負二層頂板及換撐板帶中的壓力較大，說明基坑換撐后，該位置起到支撐基坑穩(wěn)定的作用，但壓應力值在混凝土結(jié)構(gòu)極限受壓范圍之內(nèi)，既保證了基坑的穩(wěn)定，又有利于混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
埋設傳感器之后，應力值上升較快，且曲線多出現(xiàn)波動，但波動不劇烈。傳感器埋設之初監(jiān)測應力值上較快是因為，混凝土澆筑、振搗、養(yǎng)護對其產(chǎn)生的影響以及在養(yǎng)護過程中混凝土本身產(chǎn)生收縮等變形，造成傳感器監(jiān)測值迅速上升。曲線波動較多，大多是因為施工過程中車輛振動、施工機械振動對其產(chǎn)生的影響。從圖4還可知，建筑中間位置傳感器監(jiān)測數(shù)據(jù)波動大于上層和zui底層，是因為在施工過程中，振動由地表傳到地下，中間位置zui先受到影響，向上傳遞過程中振動能量在逐漸損失，向下傳遞過程中由于大地存在阻尼作用，其振動能量亦減小。但從數(shù)據(jù)整體來看，盡管存在波動，但應力值較為平穩(wěn)。
5 結(jié)語
通過在振動傳感器采集同一位置不同距離的平行于道路、垂直于道路和鉛垂方向的振動速度，掌握了壓路機振動工作時三個方向分別對基坑及在建建筑物的影響并得出以下結(jié)論：(1)埋設在隔震溝內(nèi)側(cè)一值小于2cm/s。因此振動壓路機在施工過程中的振動不對該建筑構(gòu)成影響。一般振動傳感器振動測試結(jié)果表明z軸、x軸、y軸方向振動速度對基坑影響依次增強。其規(guī)律與首層頂板的振動測試結(jié)果一致，并且該值滿足相關(guān)規(guī)范要求；(2)在現(xiàn)場埋設應力傳感器時，采用了特殊的綁扎工藝來提高傳感器在施工過程中的成活率。所有傳感器埋設完畢后，接入自動采集箱，提高采集頻率和便利性；(3)混凝土底層應力大于上層應力，這說明換撐過程中，底層結(jié)構(gòu)及換撐板帶起到支撐基坑作用。施工振動等影響會造成數(shù)據(jù)整體波動較大并且中間層受影響zui大，在振動安全規(guī)范允許范圍之內(nèi)。
