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道路振動(dòng)施工對(duì)近接工程的影響分析
2017-10-14 閱讀(204)
隨著城市化的快速推進(jìn)，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(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目大范圍的密集建設(shè)，這些工程由于建設(shè)周期短、任務(wù)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(fēng)險(xiǎn)更加突出，一旦發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)事故，將可能造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。目前，我國(guó)對(duì)該領(lǐng)域研究相對(duì)較少，道路施工特別是對(duì)深基坑工程的影響目前還停留在概念和經(jīng)驗(yàn)階段，而且目前的研究方法還不能進(jìn)行動(dòng)態(tài)信息反饋，因此有必要對(duì)振動(dòng)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)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(duì)路面、樓板等重要控制區(qū)域進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，及時(shí)反饋現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，以便對(duì)交叉施工工程實(shí)行科學(xué)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(shè)振動(dòng)傳感器。另外，對(duì)維護(hù)結(jié)構(gòu)或隔震溝靠近基坑一側(cè)埋置一般振動(dòng)傳感器并將傳感器連接至TC-4850型爆破測(cè)試儀進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)采集。在壓路機(jī)開始振動(dòng)壓實(shí)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(cè)試位置上。將傳感器連接線與測(cè)試主機(jī)連接，調(diào)整測(cè)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(chǎng)振動(dòng)監(jiān)測(cè)
在開始測(cè)試振動(dòng)數(shù)據(jù)之前，先要將主機(jī)的各項(xiàng)測(cè)試參數(shù)調(diào)整到位，以便在壓路機(jī)開始振動(dòng)碾壓時(shí)，可以準(zhǔn)確快速地采集到振動(dòng)數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)采集的正確及時(shí)。主機(jī)數(shù)據(jù)采集參數(shù)設(shè)置見表1所示。振動(dòng)碾壓測(cè)試過程以及壓路機(jī)位置實(shí)物圖見圖2所示。壓實(shí)位置就在隔震墻外側(cè)，距離隔震墻僅50cm。
圖2 振動(dòng)碾壓過程
共有兩臺(tái)振動(dòng)測(cè)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(jī)1.5m，樓房首層底板傳感器距壓路機(jī)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(dòng)速度，以了解壓路機(jī)振動(dòng)工作時(shí)三個(gè)方向分別對(duì)基坑及在建建筑物的影響。
4 振動(dòng)測(cè)試結(jié)果及分析
4.1 振動(dòng)傳感器測(cè)試結(jié)果
現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，平行于道路方向?yàn)閤軸，垂直于道路方向?yàn)閥軸，垂直于xy平面即鉛垂方向?yàn)閦軸，普通振動(dòng)傳感器(埋設(shè)在隔震墻內(nèi)側(cè))振動(dòng)測(cè)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(dòng)速度對(duì)基坑影響zui大，為0.03～0.04cm/s，x軸方向振動(dòng)速度次之，為0.01～0.02cm/s，z軸方向振動(dòng)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(dòng)測(cè)試結(jié)果表明z軸、x軸、y軸方向振動(dòng)速度對(duì)基坑影響依次增強(qiáng)，且zui大振動(dòng)速度為0.001～0.005cm/s。該值均在爆破振動(dòng)效應(yīng)(見表2)可接受范圍內(nèi)。
我國(guó)《爆破安全規(guī)程》對(duì)各個(gè)構(gòu)筑物的振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)(節(jié)選)如表3所示。由于振動(dòng)壓路機(jī)zui大振動(dòng)頻率為33Hz，而實(shí)測(cè)振動(dòng)速度控制值小于2cm/s，因此振動(dòng)壓路機(jī)在施工過程中的振動(dòng)不對(duì)該建筑構(gòu)成影響。
4.2 樓板中應(yīng)力監(jiān)測(cè)
由于本工程的特殊性，道路與深基坑同時(shí)施工，要密切監(jiān)測(cè)緊挨道路一側(cè)換撐板帶和建筑樓板內(nèi)力，在現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)每隔一定間距預(yù)埋應(yīng)力傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。為了提高傳感器存活率以及測(cè)試時(shí)的便利性，導(dǎo)線平均預(yù)留長(zhǎng)度為15～20m，在鋼筋網(wǎng)內(nèi)的導(dǎo)線，同樣埋置在*層鋼筋網(wǎng)下，拉直且稍預(yù)留一定長(zhǎng)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(gè)：一是保證在混凝土施工和養(yǎng)護(hù)期間的振動(dòng)和收縮等變化引起導(dǎo)線變形，預(yù)留一定長(zhǎng)度就可適應(yīng)以上影響而不會(huì)因此而拉斷導(dǎo)線；二是綁扎過緊在施工過程中會(huì)限制導(dǎo)線移動(dòng)，也不利于保護(hù)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(dǎo)線綁扎在一起，集成一束順基坑邊緣向上鋪設(shè)在地面上，在測(cè)試時(shí)就可根據(jù)不同位置處傳感器編號(hào)迅速采集，通過自動(dòng)采集箱將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送回室內(nèi)監(jiān)控設(shè)備上，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)連續(xù)采集數(shù)據(jù)。
4.3 樓板內(nèi)應(yīng)力分布
監(jiān)測(cè)位置從負(fù)二層頂板到三層頂板，如圖4所示。所有位置受力均為壓應(yīng)力，同為壓應(yīng)力的情況下，負(fù)二層底板、負(fù)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(yīng)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(shè)傳感器之后，應(yīng)力值上升較快，且曲線多出現(xiàn)波動(dòng)，但波動(dòng)不劇烈。傳感器埋設(shè)之初監(jiān)測(cè)應(yīng)力值上較快是因?yàn)?，混凝土澆筑、振搗、養(yǎng)護(hù)對(duì)其產(chǎn)生的影響以及在養(yǎng)護(hù)過程中混凝土本身產(chǎn)生收縮等變形，造成傳感器監(jiān)測(cè)值迅速上升。曲線波動(dòng)較多，大多是因?yàn)槭┕み^程中車輛振動(dòng)、施工機(jī)械振動(dòng)對(duì)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(cè)數(shù)據(jù)波動(dòng)大于上層和zui底層，是因?yàn)樵谑┕み^程中，振動(dòng)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(dòng)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(dòng)能量亦減小。但從數(shù)據(jù)整體來看，盡管存在波動(dòng)，但應(yīng)力值較為平穩(wěn)。
5 結(jié)語(yǔ)
通過在振動(dòng)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(dòng)速度，掌握了壓路機(jī)振動(dòng)工作時(shí)三個(gè)方向分別對(duì)基坑及在建建筑物的影響并得出以下結(jié)論：(1)埋設(shè)在隔震溝內(nèi)側(cè)一值小于2cm/s。因此振動(dòng)壓路機(jī)在施工過程中的振動(dòng)不對(duì)該建筑構(gòu)成影響。一般振動(dòng)傳感器振動(dòng)測(cè)試結(jié)果表明z軸、x軸、y軸方向振動(dòng)速度對(duì)基坑影響依次增強(qiáng)。其規(guī)律與首層頂板的振動(dòng)測(cè)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(chǎng)埋設(shè)應(yīng)力傳感器時(shí)，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(shè)完畢后，接入自動(dòng)采集箱，提高采集頻率和便利性；(3)混凝土底層應(yīng)力大于上層應(yīng)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(dòng)等影響會(huì)造成數(shù)據(jù)整體波動(dòng)較大并且中間層受影響zui大，在振動(dòng)安全規(guī)范允許范圍之內(nèi)。
