馬銀春（中鐵二十一局集團(tuán)第二工程有限公司　甘肅　蘭州　730000）

旋挖鉆機(jī)施工振動(dòng)對(duì)附近建筑物的安全影響及環(huán)境保護(hù)研究

馬銀春
（中鐵二十一局集團(tuán)第二工程有限公司甘肅蘭州730000）

以寶蘭客專社棠渭河特大橋鉆孔樁施工為依托，針對(duì)寶蘭客專社棠渭河特大橋旋挖鉆機(jī)在建筑物密集區(qū)的施工，對(duì)旋挖鉆機(jī)施工的振動(dòng)速度及振動(dòng)頻率進(jìn)行測(cè)試，并依據(jù)國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)判定是否對(duì)附近建筑物產(chǎn)生影響，同時(shí)在實(shí)際施工過(guò)程中進(jìn)行驗(yàn)證，確保附近居民的人身及財(cái)產(chǎn)安全和環(huán)境，為同類工程的施工提供參考。

旋挖鉆機(jī)；振動(dòng)；建筑物；安全影響

我國(guó)是全世界最大的發(fā)展中國(guó)家，工程建設(shè)是國(guó)家發(fā)展至關(guān)重要的手段，在高速鐵路快速發(fā)展的大環(huán)境下，許多橋梁需穿越城鎮(zhèn)居民密集區(qū)，而旋挖鉆機(jī)因其工作效率高、污染少等優(yōu)點(diǎn)成為施工橋梁樁基礎(chǔ)的首選。以寶蘭客專社棠渭河特大橋鉆孔樁施工為依托，研究旋挖鉆機(jī)施工振動(dòng)對(duì)附近建筑物的安全影響，確保附近居民的人身及財(cái)產(chǎn)安全和環(huán)境，避免旋挖鉆機(jī)施工振動(dòng)對(duì)建筑物的破壞及以此而產(chǎn)生的矛盾和經(jīng)濟(jì)損失。

1　工程概況

寶蘭客專社棠渭河特大橋位于天水市麥積區(qū)，穿越城鄉(xiāng)結(jié)合部人口密集區(qū)及村莊，附近建筑物為多為一般磚房、土坯房，部分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，建筑物距離線路征地線5～45m。該橋基礎(chǔ)均為鉆孔樁，樁徑Φ1.25m，樁長(zhǎng)29～68m，涉及地層有：人工填土、黏質(zhì)黃土、圓礫土、泥巖，全部采用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行施工。

2　旋挖鉆機(jī)振動(dòng)測(cè)試

2.1測(cè)試方法

選用徐工XR220DII旋挖鉆機(jī)進(jìn)行施工，采用TCS-B3型三向振動(dòng)速度型傳感器、低噪聲屏蔽電纜、TC—4850振動(dòng)記錄儀組成觀測(cè)系統(tǒng)，在垂直于線路方向布設(shè)5個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)間距分別為5m、10m、10m、10m、10m，測(cè)點(diǎn)距離旋挖鉆機(jī)鉆頭中心5m、15m、25m、35m、45m。施工前先在鉆孔處埋設(shè)Φ1.5m鋼護(hù)筒，高度2m，然后在旋挖鉆機(jī)每次鉆進(jìn)時(shí)進(jìn)行測(cè)試，每次鉆進(jìn)深度約0.6m，本次測(cè)試共計(jì)10次，深度8m。

2.2測(cè)試內(nèi)容

在描述振動(dòng)強(qiáng)度的各參數(shù)中，速度與建筑物破壞相關(guān)性最好，因此用質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度來(lái)表示振動(dòng)強(qiáng)度已逐漸被國(guó)內(nèi)外學(xué)者認(rèn)可。在我國(guó)有關(guān)振動(dòng)安全的標(biāo)準(zhǔn)中，有許多行業(yè)采用質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度作為破壞判據(jù)，因此，本次旋挖鉆機(jī)振動(dòng)測(cè)試內(nèi)容如下：

（1）測(cè)試旋挖鉆機(jī)在每次鉆進(jìn)時(shí)的地表質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度和振動(dòng)頻率；

（2）測(cè)試旋挖鉆機(jī)在每次鉆進(jìn)至不同深度情況下，地表質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度和振動(dòng)頻率。

2.3測(cè)試儀器技術(shù)指標(biāo)

（1）TCS-B3型三向振動(dòng)速度型傳感器技術(shù)指標(biāo)。頻率范圍（Hz）：5～300；靈敏度（V/m/s）：28.0± 10%；輸出阻抗（Ω）：380；諧波失真（%）：≤0.1；工作溫度（℃）：-40～100。

（2）TC-4850測(cè)振儀技術(shù)指標(biāo)通道數(shù)。通道數(shù)：3通道并行采集；采樣率：1～50kHz多檔可調(diào)；頻響范圍：5～300Hz；AD分辨率：16Bit；記錄時(shí)長(zhǎng)：1s～160s可調(diào)；觸發(fā)模式：內(nèi)觸發(fā)/外觸發(fā)；讀數(shù)精度：1‰；數(shù)據(jù)傳輸方式：USB2.0。

2.4現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)及結(jié)果分析

（以下列出第1、6、10次鉆進(jìn)測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表）（1）第1次鉆進(jìn)，鉆孔深度2.6m，測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表1。

表1　鉆孔深度2.6m測(cè)試數(shù)據(jù)

（2）第6次鉆進(jìn)，鉆孔深度 5.6m，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

表2　鉆孔深度5.6m測(cè)試數(shù)據(jù)

（3）第10次鉆進(jìn)，鉆孔深度8.0m，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3。

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定：頻率10Hz以下時(shí)，對(duì)于土窖洞、土坯房、毛石房屋的安全允許振速為5～10mm/s；一般磚房、非抗震的大型砌塊建筑物的安全允許振速為20～25mm/s；考慮到旋挖鉆機(jī)在鉆進(jìn)過(guò)程中為連續(xù)振動(dòng)，因此對(duì)振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)適當(dāng)降低，取標(biāo)準(zhǔn)值的1/3，即安全允許振速土坯房等為1.7～3.3mm/s、一般磚房等為7～8mm/s。

現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了10次數(shù)據(jù)采集，綜合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)旋挖鉆機(jī)施工振動(dòng)頻率為5～44Hz，波速最大為0.6mm/s、最小為0.1mm/s，均未超過(guò)民宅類土坯房屋的安全允許振速1.7～3.3mm/s。當(dāng)測(cè)點(diǎn)距離旋挖鉆機(jī)鉆頭中心45m時(shí)，測(cè)點(diǎn)未檢測(cè)到振動(dòng)；并隨著鉆孔深度的增加，可以看出，對(duì)振動(dòng)波速值的影響不大。

3　避免旋挖鉆機(jī)施工影響周?chē)h(huán)境的應(yīng)對(duì)技術(shù)措施

雖然振動(dòng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的結(jié)果顯示沒(méi)影響周?chē)课莸陌踩?，但還是在力所能及的范圍內(nèi)，減輕周?chē)用竦男睦锔惺?，為進(jìn)一步保證安全，采取主動(dòng)措施，減小振動(dòng)和噪音等。

表3　鉆孔深度8.0m測(cè)試數(shù)據(jù)

3.1盡量減小設(shè)備的振動(dòng)措施

（1）設(shè)備定期檢查維護(hù)，定期和加大對(duì)旋挖鉆機(jī)保養(yǎng)的力度，每天定時(shí)檢查機(jī)械和部位的潤(rùn)滑部位，及時(shí)加機(jī)油、保養(yǎng)以減輕機(jī)械傳動(dòng)部位發(fā)生的振動(dòng)。（2）盡量避免夜間施工，避免周?chē)用裼姓駝?dòng)的心里感受。

3.2噪音控制措施

（1）旋挖鉆機(jī)現(xiàn)場(chǎng)按GBl2523—90《建筑施工場(chǎng)界噪聲限值》對(duì)噪聲進(jìn)行控制，定期檢查。（2）對(duì)旋挖鉆機(jī)安裝消聲器并加強(qiáng)維修保養(yǎng)，降低噪音，對(duì)發(fā)出聲響的機(jī)械配件安裝時(shí)，采取輕取輕放的措施，（3）夜間禁止在居民區(qū)附近施工。

3.3揚(yáng)塵防患及空氣污染防范措施

（1）施工場(chǎng)地必須定期灑水養(yǎng)護(hù)，避免產(chǎn)生揚(yáng)塵；（2）對(duì)不符合尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械設(shè)備，限制使用。

4　結(jié)論

為了確保本次旋挖鉆機(jī)施工振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和代表性，在不同的施工地點(diǎn)進(jìn)行了兩組測(cè)試，其測(cè)試方法、內(nèi)容及鉆孔深度等與之相同。通過(guò)兩組測(cè)試數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)旋挖鉆機(jī)施工振動(dòng)頻率在4～35Hz之間，波速最大為0.4mm/s、最小為0.1mm/s，均未超過(guò)民宅類土坯房屋的安全允許振速 1.7～3.3mm/s。

通過(guò)對(duì)以上三組測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、計(jì)算、分析，并依據(jù)《爆破安全規(guī)程》和《建筑振動(dòng)工程手冊(cè)》中的相關(guān)規(guī)定，結(jié)論如下：

寶蘭客專社棠渭河特大橋旋挖鉆機(jī)施工振動(dòng)頻率在4～44Hz之間，波速最大為0.6mm/s、最小為0.1mm/s。根據(jù)爆破振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)：振動(dòng)頻率< 10Hz時(shí)，對(duì)于土窖洞、土坯房、毛石房屋的安全允許振速為5～10mm/s；一般磚房、非抗震的大型砌塊建筑物的安全允許振速為20～25mm/s；考慮到旋挖鉆機(jī)在鉆進(jìn)過(guò)程中為連續(xù)振動(dòng)，因此對(duì)振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)適當(dāng)降低，取標(biāo)準(zhǔn)值的1/3，即安全允許振速土坯房等為1.7～3.3mm/s、一般磚房等為7～8mm/s。而旋挖鉆機(jī)施工振速均未超過(guò)1mm/s，說(shuō)明旋挖鉆機(jī)施工時(shí)引起的振動(dòng)速度，在指定的區(qū)域內(nèi)均未超過(guò)民宅類土坯房屋的地表質(zhì)點(diǎn)安全允許振速 1.7～3.3mm/s；當(dāng)測(cè)點(diǎn)距離旋挖鉆機(jī)鉆頭中心45m時(shí)，測(cè)點(diǎn)未檢測(cè)到振動(dòng)；同時(shí)鉆孔深度的增加，對(duì)振動(dòng)波速值的影響不大，因此，旋挖鉆機(jī)施工振動(dòng)不會(huì)對(duì)附近建筑物的安全造成影響，可以指導(dǎo)旋挖鉆機(jī)在建筑物附近的施工，即便是如此，項(xiàng)目部還是最大限度的采取各種措施，盡量減輕旋挖鉆機(jī)施工振動(dòng)的幅度，減少噪音，為同類型施工項(xiàng)目做了積極有益的探索，加快了施工進(jìn)度，避免了矛盾，減少了經(jīng)濟(jì)損失。

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