强夯振动监测及衰减规律研究

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摘要：强夯因其施工简单，费用低等优点，成为世界范围内受到广泛应用的一种地基加固处理技术。但是，强夯施工过程中产生的地表振动也会对邻近的建筑物造成不同程度的损害。为了掌握强夯振动特征及加速度衰减规律，以广东某核电站二期BOP区强夯地基加固工程为例，通过现场实测振动加速度数据，分析了强夯振动特征及不同夯能作用下强夯振动加速度衰减规律。结果表明，强夯引起的地面振动持续时间较短，在同一个夯点且夯能相同的情况下，随着夯击数的增加振动加速度峰值大小呈现增加的趋势，不同夯能作用下场地的加速度振动衰减规律可以用一个统一的公式表示，便于强夯振动影响范围的确定。

关键词：强夯；振动；衰减规律；监测

中图分类号：TU472 文献标识码：A

文章编号：1672-1098（2012）03-0067-04

强夯加固地基就是利用巨大的夯击能，在地基中产生冲击波和动应力，对地基土进行挤密，提高土的强度并降低其压缩性[1]。该方法施工简单，费用较低，加固夯实后能有效地提高其地基承载力，解决地基不均匀沉降等问题。但是强夯法施工中产生的强烈振动会对相邻的建筑物带来许多不利的影响，必须要加以控制。因此，许多科研工作者针对不同施工和场地条件下强夯振动的影响范围以及强夯振动的衰减规律进行了大量研究[2-13]。本文结合广东某核电二期工程BOP区强夯法加固处理过程中的振动监测，分析了该场区强夯振动衰减规律，并提出了便于现场应用的强夯振动衰减规律公式。

1工程概况

根据设计要求，二期工程BOP区（由AB冷机修车间、AF备件仓库及办公室和HX制氯站、现场第二施工电源配电室、QT厂房等组成）采用强夯法进行加固处理，为保证强夯施工时核电一期工程核岛、常规岛、开关站等建构物的安全，以及二期土建施工期间新浇混凝土的质量不受强夯振动影响，在进行大规模的强夯施工之前，需对BOP区进行了强夯振动监测试验，以确定强夯振动衰减规律和影响范围。

BOP区拟建场地原始地貌单元为剥蚀丘及沟谷，地形起伏较大，经人工挖填和场地平整后，由地面向下依次为人工填土层、冲洪积卵石和漂石层、坡积粉质粘土层、海积卵石和漂石层残积层、砂质粘土层、基岩。其中人工填土层由大小不均的岩块、砂、粘性土新近堆填而成，粒径以4～15 cm为主，个别超过30 cm，层厚1.0～12.0 m，为本次强夯主要处理层。冲洪积卵石和漂石层以角岩为主，块径2～15 cm，层厚1.90～3.95 m，以薄层状分布。坡积粉质粘土层含多量中等风化角岩碎块及砂，岩块棱角状，粒径以2～8 cm为主，层厚为0.75～5.00 m。海积卵石和漂石层卵石成分主要为角岩和花岗岩，角岩占多数，粒径以3～10 cm为主，层厚约为0.60～4.30 m。残积层砂质粘土层层厚为1.70～5.00 m，为花岗岩残积土。场地下伏基岩为角岩。

距离核电一期工程较近的AF区强夯参数为夯锤重17 t，直径2.0 m，夯点间距为4 m。其中第一个试夯区夯击落高17.7 m，单点夯击能量为301 t·m（3 010 kJ，300 t·m级）；第二个试夯区夯击落高为14.7 m，单点夯击能量250 t·m（2 500 kJ，250 t·m级）；第三个试夯区夯击落高为11.8 m，单点夯击能量200 t·m（2 000 kJ，200 t·m级）。

2强夯振动监测

2.1监测系统及主要设备

本次强夯振动效应测试系统中，传感器采用891-Ⅱ型传感器（1档测试加速度，2档、3档和4档均测试速度），数据记录采用WS-USB海量数字记录仪及Vib’SYS数值振动信号采集分析系统（见图1）。

图1加速度监测系统示意图

2.2测点布置

从强夯实验区AF区至现浇混凝土廊道布置垂直、水平加速度传感器各6个（见图2），其中夯区附近流动测点2个，1#～5#测点分别对应核岛，汽机房和TB厂房的振动监测，图2中未示出。测点传感器布置如图3所示。

图2测点布置示意图

图37号测点传感器布置图

2.3监测结果及分析

AF区在250 t·m夯能作用下距离夯源30m处测点的实测垂直加速度代表性波形如图4所示，该图反映了同一个夯坑从第一锤起夯至收锤标准的最后一击引起的振动全部过程，另外，从图4中局部放大图可以看出，单锤强夯引起的振动持续时间在1s左右。图4a中实测波形加速度峰值如表1所示，同一夯坑强夯振动加速度与夯击数之间的关系如图5所示。结果表明，在同一个夯点且夯能相同的情况下，随着夯击数的增加强夯引起的振动大小呈现增加的趋势，这种增加的趋势由快到慢，最后基本趋于一致，其它测点振动加速度也具有相似的变化规律。