張林濤

【摘要】本文結(jié)合工程實(shí)例，通過(guò)相似地質(zhì)條件下樁基施工振動(dòng)測(cè)試、距離開(kāi)關(guān)站較遠(yuǎn)區(qū)域樁基施工監(jiān)測(cè)、毗鄰開(kāi)關(guān)站的樁基施工振動(dòng)監(jiān)測(cè)三個(gè)階段的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)積累和分析，尋找樁基沖擊成孔過(guò)程中的振動(dòng)規(guī)律及影響因素，確定適合開(kāi)關(guān)站的振動(dòng)控制閾值，制定有效的施工振動(dòng)控制措施，保證了施工期間開(kāi)關(guān)站內(nèi)設(shè)備運(yùn)行安全，同時(shí)可為后續(xù)類(lèi)似施工提供借鑒、參考。

【關(guān)鍵詞】復(fù)雜環(huán)境;沖孔灌注樁;振動(dòng)監(jiān)測(cè);振動(dòng)控制

某電站開(kāi)關(guān)站一期工程時(shí)已建成并投入使用，開(kāi)關(guān)站內(nèi)有一期機(jī)組GIS、控制柜等重要電氣設(shè)備。二期機(jī)組500kV高壓母線廊道與開(kāi)關(guān)站相接，設(shè)計(jì)基礎(chǔ)形式為沖孔灌注樁基礎(chǔ)，樁與開(kāi)關(guān)站最近距離約6m。沖孔灌注樁施工會(huì)產(chǎn)生較大幅度的振動(dòng)，如何在近距離的情況下控制施工振動(dòng)，確保開(kāi)關(guān)站站內(nèi)設(shè)備安全運(yùn)行是本工程的關(guān)鍵。

本工程通過(guò)對(duì)沖孔灌注樁成孔過(guò)程振動(dòng)測(cè)試及施工過(guò)程中的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，尋找距樁位不同距離地面的振動(dòng)規(guī)律，以及樁錘錘重、提升高度對(duì)地面振動(dòng)的影響規(guī)律，為二期機(jī)組500kV高壓母線廊道樁基施工時(shí)的施工參數(shù)控制及開(kāi)關(guān)站振動(dòng)控制閾值的確定提供依據(jù)，為施工期間開(kāi)關(guān)站結(jié)構(gòu)及內(nèi)部設(shè)備安全提供保證。

1、工程簡(jiǎn)介

1.1工程概況

本項(xiàng)目電站500kV高壓母線廊道設(shè)計(jì)采用灌注樁基礎(chǔ)，樁徑800mm，樁端置于基巖，入巖深度不小于600mm。廊道與500kV開(kāi)關(guān)站連接，500kV開(kāi)關(guān)站一期施工完成，結(jié)構(gòu)為單層鋼結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ)，厚度1.2m。

1.2樁基礎(chǔ)施工主要難點(diǎn)

樁基施工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大振動(dòng)，但振動(dòng)的幅度范圍與振動(dòng)規(guī)律可查資料較少;開(kāi)關(guān)站內(nèi)有GIS裝置、控制柜等正在運(yùn)行的一期電氣設(shè)備，設(shè)備無(wú)明確的振動(dòng)控制閾值;樁基礎(chǔ)與開(kāi)關(guān)站的最小距離僅6m，增加了施工振動(dòng)控制的難度。

2、樁施工振動(dòng)監(jiān)測(cè)及成果分析

本項(xiàng)目研究分為三個(gè)階段：類(lèi)似地質(zhì)條件下施工振動(dòng)測(cè)試，尋找成孔過(guò)程中的振動(dòng)規(guī)律及影響因素。距離開(kāi)關(guān)站較遠(yuǎn)區(qū)域樁基施工監(jiān)測(cè)，通過(guò)測(cè)試和數(shù)據(jù)積累，確定開(kāi)關(guān)站合適的振動(dòng)控制閾值[1]。臨近開(kāi)關(guān)站三排樁基施工期間開(kāi)關(guān)站內(nèi)的振動(dòng)監(jiān)測(cè)。

2.1第一階段樁施工振動(dòng)測(cè)試及成果分析

選取樁基設(shè)計(jì)參數(shù)及施工工藝相同，以及地層情況基本相同位置 進(jìn)行測(cè)試。振動(dòng)測(cè)試分兩步進(jìn)行，第一步是測(cè)試正常成樁過(guò)程對(duì)地面固定點(diǎn)的振動(dòng)影響，判斷成樁施工深度與地面的振動(dòng)幅度的關(guān)系。第二步是測(cè)試距樁孔不同距離的地面振動(dòng)，分析其衰減規(guī)律，以及樁錘提升高度不同、樁錘重量不同對(duì)地面振動(dòng)的影響規(guī)律。

2.1.1成樁過(guò)程深度振動(dòng)測(cè)試及分析

沖孔樁成孔過(guò)程的振動(dòng)測(cè)試，在成樁深度為2.5m、3.5m、4.5m、5.5m、6.5m、8m、10m、12m、14m、16m、17m時(shí)監(jiān)測(cè)地面水平徑向、水平切向和垂向的振動(dòng)速度，沖孔錘重2.7T。

根據(jù)測(cè)試結(jié)果，顯示如下規(guī)律：

（1）基樁成孔淺部施工時(shí)引起的地面振動(dòng)相對(duì)較大，隨著施工深度的增加，有逐漸減小的趨勢(shì)。（2）在回填塊石層施工時(shí)，地面振動(dòng)相對(duì)較大;進(jìn)入土層后，地面振動(dòng)迅速減小;施工到基巖后，地面振動(dòng)稍有增大，但總體仍較回填層小。（3）測(cè)點(diǎn)距離樁孔較近，振源較淺時(shí)，垂向和水平徑向的振動(dòng)相對(duì)較大，水平切向振動(dòng)相對(duì)較小;振源較深時(shí)，三個(gè)方向的振動(dòng)幅度相差相對(duì)不大。

由以上振動(dòng)規(guī)律可知，回填塊石層沖孔施工可引起地面較大幅度的振動(dòng)，本次控制重點(diǎn)為回填塊石層的沖孔施工。

測(cè)試的第二步就是在基樁淺部回填塊石層成孔施工時(shí)，測(cè)試地面上距樁中心水平距離不同的測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)速度和振動(dòng)加速度值，為后續(xù)開(kāi)關(guān)站附近樁基施工時(shí)，控制樁基施工參數(shù)提供依據(jù)。

2.1.2地面振動(dòng)隨距樁孔水平距離衰減的測(cè)試結(jié)果及分析

本階段測(cè)試時(shí)使用的3.4T的沖擊錘，在深度3m左右開(kāi)始測(cè)試。成孔過(guò)程中，距樁孔不同距離的振動(dòng)測(cè)試，分0.5m、1m和1.5m樁錘提升高度三種情況分別進(jìn)行，每次測(cè)試在距離3m、4m、5m、7m、9m、11m、13m、15m、20m、30m設(shè)立測(cè)點(diǎn)，分別測(cè)振動(dòng)速度和加速度。

根據(jù)振動(dòng)測(cè)試結(jié)果，顯示如下規(guī)律：（1）基樁成孔施工時(shí)引起的地面振動(dòng)近處大、遠(yuǎn)處小，在水平距離6m以?xún)?nèi)，振動(dòng)隨水平距離衰減較快，超過(guò)7m，衰減速率相對(duì)較緩。（2）地面同一點(diǎn)振動(dòng)的幅度與成孔施工時(shí)樁錘的提升高度有關(guān)，提錘高度大，引起的地面振動(dòng)幅度大。由于樁錘下落過(guò)程中，受到泥漿、孔壁等因素的影響，提錘高度與地面振動(dòng)幅度并不呈簡(jiǎn)單的比例關(guān)系。（3）對(duì)比 2.7T的樁錘可發(fā)現(xiàn)，樁錘越重，相同提錘高度下的沖擊能量越大，地面振動(dòng)越大。

根據(jù)第一階段測(cè)試結(jié)果分析，在水平距離6m以?xún)?nèi)振動(dòng)較大，但振動(dòng)隨水平距離衰減較快，經(jīng)設(shè)計(jì)人員核算樁基與開(kāi)關(guān)站的最近距離由3m改為6m。

2.2第二階段樁施工振動(dòng)測(cè)試及成果分析

第二階段施工主要距離開(kāi)關(guān)站較遠(yuǎn)區(qū)域樁基施工監(jiān)測(cè)，在距樁孔8m、10m、12m、14m、16m和開(kāi)關(guān)站外墻等位置，記錄樁基成孔施工全過(guò)程引起的地表振動(dòng)波形，測(cè)量振動(dòng)速度和加速度幅值，為確定適合現(xiàn)場(chǎng)施工的控制閾值提供參考[2]。

對(duì)成孔施工地表振動(dòng)監(jiān)測(cè)成果進(jìn)行分析，可得出規(guī)律如下：（1）回填塊石層成孔施工引起地面振動(dòng)幅度相對(duì)較大，土層要小的多，成孔進(jìn)入基巖后，地表振動(dòng)明顯增強(qiáng);在回填塊石層深度范圍內(nèi)，地面振動(dòng)持續(xù)保持在較高的強(qiáng)度，并未隨施工深度增加而明顯減小。（2）在三個(gè)方向的振動(dòng)中，水平徑向相對(duì)最為強(qiáng)烈，水平切向和垂向的振動(dòng)大致相當(dāng)。

2.3第三階段臨近開(kāi)關(guān)站樁施工振動(dòng)控制及監(jiān)測(cè)

施工振動(dòng)控制措施，1樁機(jī)選擇：選擇人工操作的樁機(jī)，樁錘選擇重量最低的2.7T樁錘;2降低回填層施工振動(dòng)：施工前清除地表3m的回填石塊，同時(shí)第一排樁施工前在3m以下進(jìn)行人工挖孔，最大程度清除回填層。3單臺(tái)樁機(jī)施工，避免產(chǎn)生振動(dòng)效應(yīng)疊加。

施工過(guò)程振動(dòng)監(jiān)測(cè)，第三階段在開(kāi)關(guān)站內(nèi)共布置三個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示采取的控制措施有效，同時(shí)施工期間設(shè)備正常運(yùn)行，未產(chǎn)生異?，F(xiàn)象。

結(jié)論：

本項(xiàng)目三個(gè)階段樁施工振動(dòng)的測(cè)試合計(jì)完成38000點(diǎn)·次，積累了大量的工程實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)施工中振動(dòng)規(guī)律及影響因素進(jìn)行分析，為樁施工過(guò)程中振動(dòng)控制措施的選擇提供理論基礎(chǔ)，開(kāi)關(guān)站振動(dòng)控制閾值的確定提供數(shù)據(jù)參考，確保施工過(guò)程中開(kāi)關(guān)站內(nèi)設(shè)備安全，同時(shí)也可為后續(xù)類(lèi)似施工提供借鑒、參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐建.建筑工程容許振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)理解與應(yīng)用[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013：166-169

[2]GB50868-2013.建筑工程容許振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)