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1、探讨与分析GEOTECHNICALENGINEERINGWORLDVOL.11No.2软土地基上振动沉拔钢护筒对周围环境的振动影响胡建敏聂庆科王国辉周文龙(河北建设勘察研究院有限公司)摘要通过现场振动测试,研究钢护筒沉入过程对软土地基地表的振动影响,给出加速度时程曲线及其频谱曲线,并对振动加速度沿径向距离的衰减特征进行分析。振动测试结果表明,钢护筒在振动沉拔过程中将在土体中产生一系列持续作用的振动波作用,并向外传播开去。一般而言,振动波的传播距离比较远,但当径向距离超过15m时峰值加速度很快降到4g以下。关键词环境影响软土地基振动加速度频率通过预先打入深长的钢护筒(如长度达15
2、~粉质粘土、粉细砂,局部地段逐渐过渡到中粗砂,厚20m)在深厚软土地基上利用旋挖钻机施工钻孔灌度51~53m。注桩是一项新的工艺。但是,钢护筒振动沉拔过程护筒沉入所用振动锤为普通振动打桩锤,其基中引起的强烈振动,会以应力波的形式向外传播和本性能参数为:型号DZ-45A;激振力360kN;转速-1扩散,从而造成对成桩区及其邻近地基土的扰动影1150r#min;功率45kN;重量3800kg。所采用的响。这一作用也会对周围环境造成不良的影响。钢护筒是由厚度10mm的钢板卷制,护筒直径为关于振动对周围环境的影响,已有一些文献进110m。在距护筒中心距离为1,3,5,10,15,20,
3、25,[1][2,3]行过讨论,如强夯冲击引起的振动、预制桩打30m处分别布置了8个加速度传感器(即同时有8[4][5]入引起的振动、车辆荷载引起的振动等。对于个测试通道),以测定地表的垂直向振动加速度。振动沉拔钢护筒施工工艺,振动源可看作是循环变本次测试采用FOCUSII动态信号采集分析系统,并化的简谐波(强迫振动),由地层表面和深处向周围采用RTPRO5157实时分析软件以及RTPRO6106实及地表传播,而振动源是沿着整个入土护筒的深度时分析软件进行数据采集和分析。范围内。研究该类振源作用下引起的软土地基地表2加速度时程曲线及频谱曲线振动的影响还不多见,而它对周围环境安全
4、以及施工质量的影响是十分值得关注的问题。因此,这方图1给出护筒由地表0m下沉至2m过程中,不面的研究是一个有意义的课题。同径向距离的峰值加速度时程曲线。由图1可以看出,偏心锤激振频率约为50Hz,为典型的谐振振源。1场测试概况此外,还可以看出,垂直向加速度时程曲线是十分规安徽省芜湖电厂位于长江岸边第四系冲积物地则的,离护筒中心最近距离测点的峰值加速度可达层上,沉积韵律较明显,有明显的水平层理,局部有45g。斜层理。厂址自上而下地基土为粉质粘土、淤泥质图1沉入时加速度时程曲线1收稿日期22007-7-0334岩土工程界第11卷第2期探讨与分析图2给出护筒由地表0m下沉至2m过程中
5、,8个测距离大于15m时,振动加速度略有增大。这可能与试通道对应的频谱曲线。其中,图2(a)为径向距离地层土性条件有关,也可能与振动波的反射有关1,3,5,10m处4个通道的频谱曲线,图2(b)为径(该方向径向距离100m远处有建筑物存在)。向距离15,20,25,30m处4个通道的频谱曲线。由频谱图(图2)可以看出,地面振动主要频率成分约50Hz。分析表明,尽管测试点的径向距离相差很大,但表现出的激振主频率均为约50Hz,也是加速度最大值所对应的频率。其它频率均是50Hz的倍频率。图3为由12m上拔至6m时,振动测试得到的垂直向加速度时程曲线和频谱曲线。可见,其加速度时程曲线
6、及频谱曲线与护筒打入时类似,表明护筒沉拔的整个过程中对周围环境的振动影响始终图4沉入时振动加速度沿径向距离的衰减处于同一个数量级别。图4中各条曲线分别为护筒不断沉入地层深处3振动加速度沿径向距离衰减特征6个过程(如0~2m,2~4m,,,10~12m)的测试结果。显然,在第1阶段(由地表沉入深度2m处,311加速度沿径向距离变化规律即曲线0~2m)和第2阶段(即曲线2~4m)时的振图4和图5分别给出护筒沉入和上拨过程中,动加速度比护筒达到一定深度时在地表产生的振动振动加速度沿径向距离衰减变化规律。可以看出,加速度稍大些。而在后面的几个阶段中,加速度变振动加速度沿径向距离呈现明显
7、的衰减特征。靠近化规律相差不大,而其最大值一般要小些。这一现护筒处(如距离护筒中心1m)的加速度最大值可达象与地表处土质较为坚硬,护筒不宜沉入有直接关35g。当径向距离超过5m时,振动加速度降至20g系。以下(由0m下沉至2m时除外,即曲线0~2m);当由图5可以看出,上拨时振动加速度沿径向距径向距离超过15m时,振动加速度很快降到4g以离衰减规律与沉入时(图4)呈现类似的规律。当由下。可见,振动锤沉拔法下入护筒过程中,其引起的地层深度6m处上拨至地表0m时(曲线6~0m)比振动效应是十分明
