基础打桩对周围影响的实测与分析

基础打桩对周围影响的实测与分析

吴旭初

浙江省大成建设集团有限公司，浙江杭州310012

摘要：由于城镇化的发展不断推进，旧城区改造规模越来越大，许多工程施工场地狭小，与相邻建筑的距离很近，开挖基坑前必须采取护坡措施以免对相邻建筑造成不利影响。护坡施工不当，尤其是护坡桩成孔时产生的振动对相邻建筑产生干扰，对居民的生活产生干扰在所难免，因此，通过现场的振动测试，结合实际情况对数据进行综合处理、分析，科学公正地评价影响程度和范围，显得尤为重要。

关键词：基础打桩；周围影响实测；

前言：打桩振动是一种冲击型振动，由于振动波向四周的辐射，形成了振动影响场，其等振线呈封闭环形，类似平静湖面投入一石子形成的涟漪，逐渐散开。

一、概述

在城市建设中，随着桩基础的广泛应用，桩基施工方法不断发展。目前预制桩一般采用锤击、振动式打入法或静压等方式施工，振动式打入法施工便捷、快速，桩基质量也有所保证，但与“静压桩”相比，该方法明显的缺点就是打桩产生的地面振动会对周围环境产生以下几方面的影响：①对近距离的建（构）筑物造成不同程度破坏；②对地下管线的正常使用造成影响；③对人们的正常工作、生活造成干扰。随着施工工地越来越靠近城镇和居民区，由此产生的纠纷也日渐增多。对于此类纠纷可以通过对振动进行现场测试，结合实际情况对数据进行综合分析、处理，科学公正地评价影响范围，为缓和、解决双方矛盾提供科学数据。

二、基础打桩对周围影响的实测

1.打桩引起振动的特性。由于打桩施工是最常见的建筑施工振动形式，所以我们重点论述．打桩振动是一种冲击型振动，由于振动波向四周辐射，形成了振动影响场，其等振线呈封闭环形，类似平静湖面投入一石子，形成的涟漪，逐渐散开．打桩振动主要有如下特点：１）在打桩过程中，锤击能量只有很小的一部分损失在锤垫和桩垫的压缩上及桩的弹性变形和桩与土的摩擦上，大部分能量在桩尖处以弹性波的应变能形式向桩周土体和地表传播，引起地表土及其上的物体的振动．打桩时，锤击能量的主要部分在桩尖处释放，形成点状振源，振动能量转化为土的波动，在土体中扩散．这种点状振源一般产生Ｐ波（纵波）、Ｓ波（横波）和表面波（瑞利波和拉夫波）．当桩尖处释放的能量转化为不同的波型扩散于土体内，最终由于阻尼作用而消散了。２）打桩引起的振动是瞬间的锤击强迫振动，是一种脉冲衰减振动，每一锤击力波的时间为０．４～１ｓ。一般常用柴油打桩机产生的打桩振动，其主频率域为２０～３０Ｈｚ，因此与周围既有建筑物的固有频率相差甚远，不会引起共振．打桩振动的能量也很小，与地震震动的能量相差甚远，不在一个量级上，且每次打桩的间隔时间，大于振动的持续时间，因而每次打桩产生的振动能量是不可叠加的．用地震烈度类比法来评价打桩振动的影响是不科学的。３）打桩引起的振动与桩的尺寸及桩型有一定的关系，但并不很明显，主要与土体的特征有关。土体坚硬匀质密实时衰减较小，松散或断层中衰减大，例如在岩层中，土体愈密实坚硬，桩愈难打，引起的振动愈大，衰减愈小，在松散的砂土中，振动衰减大。

2.打桩振害与地震震害的联系与区别。众所周知，打桩振害与地震震害的共同点表现在，两者都是以波动方式使建筑物产生振动位移造成破坏。两者振害的程度都与振（震）动的特征参数、地基土性状及结构物的振动特性有关。对平面尺度不太大的建筑物而言，地震地面加速度场或速度场可看作是一个均匀场，而打桩时由于振动加速度（速度）的迅速衰减，传到建筑物地表的应当是一个不均匀场。从能量观点看，打桩引起的振动传递给建筑结构的能量比具有同样加速度（速度）峰值的地震小得多，打桩是一个点振源，但是同一个场地由于多根桩重复大量次数的振动，其造成的振害往往比较大（有孔压膨胀的因素）。地震震害主要是由于水平向振动引起的，砂土地区液化问题也是震害的不利因素。打桩振害由于震源是点源，且随不同打桩深度和打桩桩数等而变，所以它既有水平向振动，亦有垂直向振动，且振害特点是孔压膨胀，地面局部隆起。地震震害很难控制，预先一般无法知道，因此预报和防治难度大且效益不高。打桩振害可以控制，通过监测研究振害的发展规律，可以预防和采用对策减轻震害，所以研究打桩振害很有实用价值。

3.打桩振动对建筑物的影响形式。对打桩振动的控制要综合考虑桩锤的能量及其系统特性、施工场地的地形、场地土的成层构造及其物理力学性质、邻近建（构）筑物的结构形式及其规模大小和安全现状，以及离打桩区的距离等因素．在实际工程中，由打桩引起的地基振动对邻近建（构）筑物所产生的危害可以分为３种形式：１）直接引起建筑物的破损。２）加速建筑物破损。对大多数建在软弱地基上的建筑物结构，在使用期内或多或少地因某种原因，如差异沉降、温度变化受过损伤，而振动引起的附加动应力加速了这种损伤的发展。３）间接地引起建筑物破损。对完好且无异常应力变化的建筑结构其破损是由于振动导致较大的地基位移或失稳（如饱和土软化或液化、边坡崩塌）所造成的。

4.测试方法。打桩是在松软土层中施工，物理、力学参数离散性较大，不利于根据经验值预估，一般应进行现场测试才能确定场地系数、振动大小，根据给定的振动强度阀值评判打桩振动影响。打桩过程为连续振动事件，历时较长，为保证对打桩过程的完整记录，便以后续分析，应采用可以连续采样的测振系统来记录振动响应信号，目前采用的记录参数有加速度和速度两种，仪器在测试前应经过统一标定。场地测点应根据试验目的布设：要了解不同地形、地物对打桩振动的响应情况时，应将测点布设在其附近；要了解振动强度随距离的衰减规律，则布置一条多测点构成的测线，并满足一定的布置原则，沿打桩桩心的方向布置。采用两套仪器进行振动测试，分别记录质点振动速度和振动加速度值，以便综合分析振动影响。该系统具有灵敏度高线性范围大等特点，在记录系统中采用数字技术，可获得满意的精度和足够的动态范围。（1）由于工程场地面积较广，为能充分反映不同地质条件对振动的响应，反应打桩振动对不同方位民房影响情况，在原桩基施工范围内选择三个较靠近村庄的位置，按原施工方式重新打桩，实测打桩过程的振动数据。根据记录分析，整个打桩过程，振动能量最大的阶段主要集中在桩尖进入持力层时，振动能量将达到最大值。由于打桩振动是个持续振动过程，桩基数量较多时，长时间的振动对建筑物易造成疲劳损伤。由于测试工作是在打桩施工完成后进行，与实际施工打桩有所差别，应综合考虑多方面实际因素，才能合理反映实际打桩过程对建筑物的影响程度。为此，应对各影响因素给予一个合理的加权值，综合确定本工程打桩振动影响数值。打桩过程中，还将重锤提升至井架最高处即落距最大进行测试．振动测试自打桩开始至打桩深度１０ｍ结束，深度１０ｍ以下振动幅度明显变小。

结束语：打桩过程中,随着桩尖入土深度的不同,振源的深度也同时发生变化,同时引起振源的频率及振动衰减特性也发生变化。因此以上的测试分析可供今后碰到的类似工程情况在设计时和测试分析时参考。

参考文献：

[1]杨宝玉,祝龙根.打桩振动环境效应的现场监测技术[J].工程勘查,2018(4).

[2]郑健恺,等.强夯、打桩、爆破振动对建筑物影响的探讨[J].西北建筑与建材,2017,85.

[3]叶金生.打桩振动对周围建筑物影响的测试与分析[J].安徽建筑,2018(5).