打桩引起周边环境振动的评价

第２Ｏ卷第５期　２００６年１Ｏ月　土　工　基　础　Ｓｏｉｌ　Ｅｎｇ．ａｎｄ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　Ｖｂ１．２Ｏ　Ｎｏ．５　０ｃｔ．２００６　打桩引起周边环境振动的评价　漆昌明　，徐必兵　，谢伟平　（１．武汉市房屋安全鉴定站，武汉４３００００；２．武汉理工大学土木工程与建筑学院，武汉４３００００）　摘要：综述了房屋建筑中打桩引起周边环境振动的评价策略和方法。结合武汉市实际，详细叙述了打桩对周边　环境可能引发的危害，介绍了采用波动理论分析打桩问题的模型。　关键词：房屋建筑，打桩，环境振动评价，弹性波动理论　中图分类号：ＴＵ４７３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４—３１５２（２００６）０５—００６１—０２　速度之间的关系大致可以分为：可感（Ｏ．２～Ｏ．５　ｃｍ／　打桩引发的周边环境危害　在现代城市建设中，由于高层建筑物的发展，桩　基成为了一种常用的基础形式。根据桩打入地下的　方式不同可分为锤击桩和静压桩。静压桩在压入过　ｓ），感觉显著（０．５～０．９７　ｃｍ／ｓ）；不适（０．９７～２．０　ｃｍ／ｓ）；感到骚扰（２．０～３．３　ｃｍ／ｓ）；反感（３．３～　５．０８　ｃｍ／ｓ）等几个数量级。因此了解打桩振害机　理，在此基础上预先估计打桩引起的振动量，建立合　适的方法来评价其影响，并采取相应的措施对其进　程中基本无振动、无噪音，对周围环境不造成明显影　响，但相对锤击桩而言施工费用较高，因此锤击桩的　使用不可避免。武汉地区常用的就有以下几种类　行控制，是一个具有社会效益、经济效益和环境效益　的重要课题。　另外，在城市化建设的过程中，因桩基施工振动　引发的民事纠纷时有发生。由于没有相应的评估方　法和合适的评判标准，因此给问题的解决带来了许　多困难。武汉市房屋安全鉴定站近年来承接的多项　因桩基施工振动造成周边房屋损坏的鉴定纠纷案例　（详见表１）表明，桩基施工中的振动影响具有一定　型：（１）锤击预应力管桩；（２）沉管灌注桩；（３）夯扩　桩。在给施工过程带来方便的同时，打桩对周围建　筑的振动影响问题亦随着城市的改造与扩建，日益　受到人们的关注。　此类振动还可能引起周围的人感觉不适甚至影　响人的健康。由文献　可知，人的反应与地面质点　的破坏性。　表１振动影响纠纷案例　弹性波的应变能形式向桩周土体和地表传播，引起　２打桩问题的国内外研究现状　打桩时，落锤一垫一桩身以及桩周土体成为一　个体系，在这个过程中，锤击能量大部分在桩尖处以　收稿日期：２００６—０６－３０　地表及其上部建筑物的振动。由于土体是一种非弹　性、非均质和各向异性的混合体，土体的各种受力性　能还往往取决于其过去所受荷载的历史，因此，打桩　引起的地面振动的传递是一个复杂的振动波运动的　维普资讯 http://www.cqvip.com

土　工　基　础　过程。打桩时，在桩的周围土体中会产生压缩波和　剪切波以及面波，这些波通过土体及各层土体界面　的折射和反射进行振动波的传递，但由于土体阻尼　作用以及参振质量的不断扩大，使得地面振动分量　随着地面质点与打桩点距离的增加而迅速减小。　影响打桩振动效应的因素是非常复杂的，除振　动能量之外，还与桩和场地土的动力参数、桩的入土　深度、建筑物的施工质量、基础类型、振源的远近及　方位、振动的频率及地基工程地质条件等有关。　高彦斌、费涵昌＿１　运用某工程桩基施工过程中　的地面振动实测数据，分析了场地土特性以及桩入　土深度对地面振动的影响规律，得出了场地土比贯　入阻力值与桩一土系统的主振频率的关系，但在打　桩引起地面振动的计算方面没有提出新的方法。陈　云敏、凌道盛、周承涛＿２］采用轴对称弹性体有限元和　人工边界的耦合模型对打桩引起的近场波动问题进　行了数值模拟，并与实测数据相比较，验证了模型的　可靠性，分析了打桩引起的振动对周围建筑物的影　响以及隔振沟的位置、深度、宽度和材料强度对隔振　效果的影响。其分析结果及采用的减小振动的措施　只是整个振动过程的一个方面，即研究的不全面。　胡钧，沈季文＿３　分析研究了振害机理、振动理论计　算、监测设备和技术方法、振害判断依据、振害防治　等，但是在其分析过程中忽略了桩和场地土的动力　参数对地面振动的影响。吴铁生　用数值拟合方法　得出了质点振动速度衰减规律并对振动安全指标进　行了讨论，但是他的研究只适合海口地区或与其相　类似的场地土地区。　Ｋ．Ｒ．Ｍａｓｓａｒｓｃｈｌ＿５　分析了基于能量的地面振　动衰减关系的局限性，考虑了桩和土的动力参数以　及他们之间的相互作用。用波动理论分析了能量在　落锤一桩身一土中的传播。在分析过程中考虑了桩　入土深度、桩的阻抗、桩和土的相互作用、桩尖和桩　身处土壤的动阻力，克服了以往地面振动衰减经验　公式的局限，同时得出预测地面振动的最可靠的方　法是在打桩过程中对应力波进行测量。但作者没有　将各种因素综合起来研究，同时对地面质点振动衰　减规律也没有明确的描述。Ｔｏｓｈｉｋａｚｕ　Ｈａｎａｚａｔｏｃ　］　结合非线性一维弹性有限元和薄分层技术预测打桩　引起的地面振动。为了验证这种方法和研究与振动　强度有关的关键因素的影响，他做了三种类型的实　验，得出了减小地面振动的一些可行方法，如使用开　口桩、小直径桩、预钻孔打桩等。虽然这些方法可以　运用到各种类型的场地中，但是作者所考虑的因素　并不全面。Ｈ＿Ｌ．Ｆａｎｇ，Ｓ．Ｂｅｐｐｕ［７　运用实测数据　研究了振动的传播和衰减规律，提出了预测打桩引　起地面振动的经验公式。但这个公式的使用有很大　的局限性，没有体现与振动密切相关的场地土的特　征参数。Ｊｉｎ—Ｈｕｎｇ　Ｈｗａｎｇ，Ｎｅｎｇ　Ｌｉａｎｇ，ａｎｄ　Ｃｈｅｎｇ—Ｈｓｉｎｇ　Ｃｈｅｎｌ＿８　通过大量的测试，监视了打桩　过程中土壤孔隙水压力、侧向位移、垂直位移，运用　所测的数据得出了打桩受到的阻力与地质条件之间　的关系。此结论只是所有影响因素中的一个，不全　面。　综上所述，目前国内外对打桩引起的地面振动　规律的研究还不健全，没有哪种研究成果可以全面　推广，还有大量的工作要做。　笔者曾于２００６年６月对武汉市后湖小区桩基　工程进行现场实测，并初步分析了预制桩施工过程　中地面振动特性，针对武汉市的具体情况进行进一　步的研究是很有必要的。　３　结论　由于打桩问题的复杂性，单单依靠理论模拟和　数值计算或现场数据实测都不足以概括所有的情　况，因而在应用上难免存在局限性。根据目前武汉　市实际工作中碰到的问题，建立一套合适的评价体　系和相应的评价标准是当务之急。　参　考　文　献　［１］高彦斌，费涵昌．打桩引起的地面振动的测试与分析［Ｊ］．地下　空间，２００４．６　［２　陈云敏，凌道盛，周承涛．打桩振动近场波动的数值分析和实测　比较［Ｊ］．振动工程学报，２００２．６　Ｅ３］胡钧，沈季文．打桩对环境振动影响的评价与分析［Ｊ］．大坝观　测与土工测试，２００１．３　Ｅ４］吴铁生．打桩振动效应观测及振动安全指标探讨［Ｊ］．高原地　震，２００４．３，１６（１）　［５　ｊ　Ｋ．Ｒ．Ｍａｓｓａｒｓｃｈ．Ｇｒｏｕｎｄ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎｓ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｉｍｐａｃｔ　ｐｉｌｅ　ｄｒｉｖｉｎｇ［Ｊ］．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｖｉｂｒａｔｉｏｎｓ：Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ，Ｍｏｎｉｔｏ—　ｒｉｎｇ，Ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ（ＩＳＥＶ２００５）　Ｅ６］Ｔｏｓｈｉｋａｚｕ　Ｈａｎａｚａｔｏ．Ｇｒｏｕｎｄ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎｓ　ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｄｕｒｉｎｇ　ｃｏｎ—　ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｉｌｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｖｉｂｒａｔｉｏｎｓ：　Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ，Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，Ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ（ＩＳＥＶ２００３）　［７］Ｈ．Ｌ．Ｆａｎｇ，Ｓ．Ｂｅｐｐｕ．Ｇｒｏｕｎｄ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎｓ　ｆｒｏｍ　ｐｉｌｅ　ｄｒｉｖｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ｉｍｐａｃｔｓ　ｏｎ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ—ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ［Ｊ］．Ｅｎｖｉｒｏｎ—　ｍｅｎｔａｌ　Ｖｉｂｒａｔｉｏｎｓ；Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ，Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，Ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｅ—　ｖａｌｕａｔｉｏｎ（ＩＳＥＶ２００３）　（下转第７１页）　维普资讯 http://www.cqvip.com

第５期　张腊根等：高密度电法在岩溶路基勘察中的应用　７１　表１钻探结果与物探解释结果对比表　范围较大，而钻探只是一个点的范围。　３　总结　高密度电法作为一种快速有效的工程物探方　法，在各种工程勘察中已得到广泛应用。本次工程　实例，通过钻探验证再次证明了高密度电法在岩溶　路基勘察中应用的可行性。只要参数设置恰当，高　密度电法在岩溶路基勘察中就能准确地查明地下溶　（土）洞及其分布位置，推测溶（土）洞埋深和规模。　参　考　文　献　［１］　董浩斌等．高密度电法的发展与应用ＥＪ］．地学前缘，２００３，１０　（１）　４个验证钻孔都见到有溶（土）洞，与物探解释　结果相吻合，证明此次物探测试结果是可靠的。部　Ｅ２３　刘晓东等．高密度电法在宜春市岩溶地质调查中的应用ＥＪ］．中　国地质灾害与防治学报，２００２，１３（１）　分物探解释的溶（土）洞的深度与钻探揭露的深度不　一Ｅ３］　葛如冰等．高密度电阻率法在灰岩地区的应用研究ＥＪ］．物探与　化探，１９９９，１　致，是因为物探解释的是整个断面，物性参数影响　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ　Ｄｅｎｓｉｔｙ　Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　Ｔｈｅ　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｋａｒｓｔ　Ｃａｖｅ　Ｕｎｄｅｒ　Ｒｏａｄｂｅｄ　ＺＨＡＮＧ　Ｌａ　ｇｅｎ，ＬＩＵ　Ｊｉ　（Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５１０８００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｋａｒｓｔ　ｃａｖｅ　ｗｏｕｌｄ　ｂｒｉｎｇ　ｍａｎｙ　ｒｅａｌ—ｇｅｏｌｏｇｙ　ｐｈｅｎｏｍｅｎａ　ａｓ　ｋａｒｓｔ　ｂｏｄｙ，ｃｏｌｌａｐｓｅ　ｅｔｃ．，ａｌｓｏ　ｉｔ　ｗｏｕｌｄ　ｂｒｉｎｇ　ａ　ｖｅｒｙ　ｂａｄ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｒｏａｄｂｅｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｒｅｅｗａｙ　ａｎｄ　ｄｅｌａｙ　ｔｈｅ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｓｃｈｅｄｕｌｅ．Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｓｅｓ　ｔｈｅ　ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｏｕｔｄｏｏｒ　ａｐｐｒｏａｃｈ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｓｈｏｗ　ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｒｏｌｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｏａｄｂｅｄ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｅｘａｍ—　ｐｉｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｈｉｇｈ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ　ｍｅｔｈｏｄ，ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　ｒａｔｅ，ｋａｒｓｔ　ｃａｖｅ　‘ｒ‘ｒ‘ｒ丫‘ｒ‘ｒ’ｒ　’ｒ’ｒ１—丫’ｒ’ｒ’ｒ’ｒ’ｒ’ｒ　（上接第６２页）　ｎ—Ｈｕｎｇ　Ｈｗａｎｇ。Ｎｅｎｇ　Ｌｉａｎｇ　ａｎｄ　Ｃｈｅｎｇ—Ｈｓｉｎｇ　Ｃｈｅｎ．　［８］　Ｊｉｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｇｅｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ　２００１　Ｇｒｏｕｎｄ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ　ｄｕｒｉｎｇ　ｐｉｌｅ　ｄｒｉｖｉｎｇ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｇｅｏｔｅｃｈ—　Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　Ｄｕｅ　ｔｏ　Ｐｉｌｌｉｎｇ　ＱＩ　Ｃｈａｎｇ　ｍｉｎｇ　，ＸＵ　Ｂｉ　ｂｉｎｇ。。ＸＩＥ　Ｗｅｉ　ｐｉｎｇ　（１．Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｓａｆｅｔｙ　Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ　Ｏｆｆｉｃｅ　ｏｆ　Ｗｕｈａｎ，Ｗｕｈａｎ　４３００００；　２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｗｕｈａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ　４３００００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｐｉｌｉｎｇ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｈａｚａｒｄｓ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｐｉｌｌｉｎｇ　ｔｏ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｉｎ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｗｕｈａｎ．Ｔｈｅ　ａｎａｌｙｔｉｃ　ｍｏｄｅｌ　ｕｓｅｄ　ｓｕｃｈ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｗａｖｅ　ｐｒｏｇａｔｉｏｎ　ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｒｅｆｅｒｒｅｄ．Ａｔ　ｌａｓｔ　ｔｈｅ　ｅｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｕｃｈ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ。ｐｉｌｌｉｎｇ，ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ，ｅｌａｓｔｉｃ　ｗａｖｅ　ｐｒｏｒｏｇａｔｉｏｎ　ｔｈｅｏｒｙ