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河堤施工中振動(dòng)測試安全判據(jù)的初步探討

文檔作者：袁明道潘展釗陳夫文檔來源： 1．廣東省水利水電科學(xué)研究院 2．武漢大學(xué)水利水電學(xué)院 3．廣東省水利重點(diǎn)科研基地，		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年07月12日
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第8期
2010年8月
廣東水利水電
GUANGDONG W ATER RES0URCES AND HYDROPOW ER
No．8
Aug．2010
河堤施工中振動(dòng)測試安全判據(jù)的初步探討
袁明道 。，潘展釗。 ，陳 夫 。
(1．廣東省水ft,1水電科學(xué)研究院，廣東廣州 510610；
2．武漢大學(xué)水利水電學(xué)院，湖北武漢430072；3．廣東省水利重點(diǎn)科研基地，廣東廣州510610)
摘要：以粵東某河堤施工為例，考慮水利工程特殊性，選定一個(gè)振動(dòng)測試的判據(jù)，通過有效的現(xiàn)場測試，進(jìn)行房屋振動(dòng)測
試分析和探討，并在振動(dòng)影響及危害程度評判上進(jìn)行了有效的探討，供同類工程借鑒參考。
關(guān)鍵詞：河堤施工；房屋振動(dòng)；振動(dòng)測試；安全判據(jù)
中圖分類號：TU311．3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1008—0l12(2010)O8—0026—02
前言
目前在水利工程河堤施工過程中，常常采用壓路機(jī)
進(jìn)行河堤施工，如土方填筑、分層壓實(shí)等作業(yè)，在施工過
程中會(huì)產(chǎn)生一定程度的振動(dòng)危害，對周邊構(gòu)筑物安全和
人們生活產(chǎn)生不良的影響，一旦產(chǎn)生爭端往往會(huì)影響工
程進(jìn)程或損壞群眾切身利益。如何在現(xiàn)場布設(shè)振動(dòng)監(jiān)
測點(diǎn)進(jìn)行振動(dòng)測試，評估壓路機(jī)施工對周邊建筑物的影
響，有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
但是，截止到目前，沒有明確的水利工程振動(dòng)測試安
全的專業(yè)評判標(biāo)準(zhǔn)。為此，我們以粵東某河堤施工為例，
結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，考慮水利工程的特殊性，嘗試選定一個(gè)振
動(dòng)測試的安全判據(jù)，進(jìn)行房屋振動(dòng)測試分析和探討。
1 振動(dòng)測試安全判據(jù)的選定
壓路機(jī)在河堤施工過程中，所產(chǎn)生的振動(dòng)延續(xù)時(shí)間
長，振動(dòng)的主振頻率較低。經(jīng)比較，發(fā)現(xiàn)壓路機(jī)所產(chǎn)生的
振動(dòng)與天然地震所產(chǎn)生的振動(dòng)較為相似。因此，我們考
慮，可否從《中國地震烈度表》(GB／T17742—1999)人手，
結(jié)合《爆破安全規(guī)程》(GB6722—2003)，來判別壓路機(jī)施
工振動(dòng)是否對建筑物造成影響以及影響的程度。
目前國內(nèi)較多使用振動(dòng)速度或加速度作為振動(dòng)強(qiáng)度
的衡量標(biāo)準(zhǔn)，為了與《爆破安全規(guī)程》(GB6722—2003)相
匹配，本文以振動(dòng)速度作為測試判據(jù)的物理量。根據(jù)《中
國地震烈度表》，烈度為I～烈度Ⅳ時(shí)，僅門窗受到影響。
烈度為V度時(shí)房屋受到輕微影響(房屋震害現(xiàn)象為：門
窗、屋頂、屋架顫動(dòng)作響，灰土掉落，抹灰出現(xiàn)微細(xì)裂縫，
有檐瓦掉落，個(gè)別屋頂煙囪掉磚)，其對應(yīng)的水平向地面
運(yùn)動(dòng)峰值速度為2～4cm／s(0．02～0．04m／s)。此后，隨
烈度增強(qiáng)，震害明顯，峰值速度也明顯增大。
《爆破安全規(guī)程》規(guī)定：“地面建筑物的爆破震動(dòng)判據(jù)，
采用保護(hù)對象所在地質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度和主振頻率”。
結(jié)合《中國地震烈度表》和《爆破安全規(guī)程》：
1)若河堤周邊保護(hù)類別為“土窯洞、土坯層，毛石
房屋”時(shí)，在不同頻率條件下，安全允許振速為0．5～
1．5cm／s。
2)壓路機(jī)在河堤施工過程中，振動(dòng)的主振頻率較
低，一般在20～30Hz，極少超過50Hz，安全允許值的數(shù)
值接近下限值。振動(dòng)頻率為10～50Hz時(shí)，其安全允許
振速為0．7～1．2cm／s。
3)壓路機(jī)施工過程中，通常是持續(xù)性較長的振動(dòng)，
允許安全值應(yīng)同時(shí)考慮人體的承受能力，不宜取上限值
作為安全值。
4)水利施工現(xiàn)場周圍的建筑物通常以村民自建的
磚混結(jié)構(gòu)為主，或者更差，新舊程度和建筑質(zhì)量均不一
致，為確保周圍建筑物的安全，安全判據(jù)要綜合考慮施
工中的各種因素。
5)振動(dòng)是十分復(fù)雜的物理過程，振動(dòng)測試應(yīng)測試
垂直向、水平徑向、水平切向等三維量值的最大值。
因此我們選定取振動(dòng)速度1．Ocm／s作為振動(dòng)測試
的安全允許值，即安全判據(jù)。
2 某河堤振動(dòng)測試的應(yīng)用
2．1 某河堤施工簡述
某大堤東堤工程位于廣東省梅江左岸，2009年2
收稿日期：2010—06—30； 修回日期：2O LO一07—20
作者簡介：袁明道(1972一)，男，高級工程師，主要從事水利：r程、巖土工程的設(shè)汁、咨詢及安全評估等工作。
· 26 -
2010年8月 第8期 袁明道，等：河堤施工中振動(dòng)測試安全判據(jù)的初步探討
月22日，施工在堤段樁號4+040～4+100過程中，使
用徐工YZ18JD型(18t)壓路機(jī)進(jìn)行土方填筑、分層壓
實(shí)，周邊少量房屋的墻壁發(fā)生少量細(xì)小裂縫。據(jù)現(xiàn)場了
解，壓路機(jī)碾壓產(chǎn)生振動(dòng)所影響的房子，離施工點(diǎn)距離
在l0～20m之間。
本河堤段附近主要為磚混結(jié)構(gòu)建筑，為村民自建的
建筑物，其新舊程度及建筑質(zhì)量不一。
2．2 振動(dòng)測試的實(shí)施
測試采用儀器有加拿大生產(chǎn)的BlastMateⅢ型振動(dòng)
監(jiān)測儀1臺，UBOX20016型爆破振動(dòng)記錄儀2臺，國家
地震局哈爾濱工程力學(xué)研究所生產(chǎn)的DLS一200型多
功能力平衡拾振器6只。儀器系統(tǒng)工作流程見圖1。
圖1 儀器系統(tǒng)工作流程不恿
儀器的主要技術(shù)指標(biāo)如下：
1)BlastMate m型振動(dòng)監(jiān)測儀及配套拾振器
量程：254mm／s；分辨率：0．127mm／s；觸發(fā)級別：
0．127～254mm／s，步長0．01ram／s；精度：15Hz時(shí)為3％ 。
2)UBOX20016型爆破振動(dòng)記錄儀及配套拾振器
量程：±1V、±2V、±5V、±IOV程控；A／D分辨率：
16Bit；信噪比：≥76dB；通頻帶：0—100kHz；輸入阻抗：
1 Mn；輸入電容：<~25pF；最高采樣率：200ksps／CH。
測試過程中，充分了解了壓路機(jī)施工情況，測試點(diǎn)
位選在離施工點(diǎn)較近的建筑物地表；拾振器確保與地表
完全偶合，當(dāng)擺放地表為水泥路面時(shí)，采用石膏粉加以
粘合，當(dāng)擺放地表為土層時(shí)，采用腳釘固定并插入土中。
共選取4個(gè)典型測試點(diǎn)(即村民房屋所處位置)，
分別在不同的堤段，如圖2所示為測點(diǎn)A、測點(diǎn)B、測點(diǎn)
C與河堤的垂直距離示意圖。其中測點(diǎn)A架設(shè)
UBOX20016型爆破振動(dòng)記錄儀，測點(diǎn)距為18m；測點(diǎn)
B、測點(diǎn)C、測點(diǎn)D均架設(shè)BlastMatem型監(jiān)測儀，測點(diǎn)距
分別為7m、4m和15m。各測點(diǎn)均為三分向記錄。
2．3 測試結(jié)果分析
測試結(jié)果見表l。取每個(gè)測點(diǎn)最大的3個(gè)記錄列
于振動(dòng)測試結(jié)果表中，振動(dòng)頻率則取各個(gè)測點(diǎn)的平均
圖2 震動(dòng)試驗(yàn)點(diǎn)與震源相對距離示意(單位：m)
表1 典型測點(diǎn)振動(dòng)速度測值
值(圖3為典型測點(diǎn)A的典型記錄波形)，結(jié)果表明：
1)在河堤實(shí)施壓路機(jī)施工中，根據(jù)房屋結(jié)構(gòu)和振
動(dòng)頻率選擇其安全允許振速，本文以振動(dòng)速度為基本物
理量，選定量值1．0cm／s作為建筑物震動(dòng)的安全判據(jù)。
2)振動(dòng)強(qiáng)度與測點(diǎn)的距離有關(guān)，距離越大，振動(dòng)強(qiáng)
度越小。除了測點(diǎn)A是在所監(jiān)測的房子門前外，其他3
個(gè)測點(diǎn)均距所監(jiān)測的房子還有5～10m的距離。各個(gè)
測試點(diǎn)依距離所記錄到的最大振動(dòng)速度分別為B點(diǎn)：
0．71cm／s，C 點(diǎn)：0．57cm／s，D 點(diǎn)：0．28cm／s，A 點(diǎn)：
0．16cm／s。
3)4個(gè)測試點(diǎn)所記錄到的最大振動(dòng)速度為
0．71cm／s，小于安全允許值(1．0cm／s)，不會(huì)對監(jiān)測房
屋的安全造成影響。
4)在一定條件下，振動(dòng)可引起人的主觀感覺，當(dāng)振
動(dòng)強(qiáng)度大到一定程度時(shí)，振動(dòng)可引起人的不安的感覺，
進(jìn)而可對人體產(chǎn)生較大的心理影響 (下轉(zhuǎn)第42頁)
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2010年8月第8期 廣東水利水電 No．8 Aug．2010
3 結(jié)論
1)依據(jù)建模方差最小原則，用優(yōu)化的GM(1，1)模
型初始值確定白化權(quán)函數(shù)中的常數(shù)c，是合理、科學(xué)的，
摒棄了傳統(tǒng)GM(1，1)模型以第1點(diǎn)作為初始值的弊
病。
2)優(yōu)化的GM(1，1)模型的擬合效果比傳統(tǒng)的GM
(1，1)模型和多項(xiàng)式擬合模型有了一定的提高，且能達(dá)
到良好的精度。
3)大壩變形監(jiān)測分析中應(yīng)用優(yōu)化的GM(1，1)模
型是可行且有效的，預(yù)報(bào)結(jié)果良好。
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(上接第27頁)
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(本文責(zé)任編輯羅睿)
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垂直向
水平徑向
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水平切向
圖3 典型測試點(diǎn)A的典型記錄波形示意(2009年3月31日)
· 42 ·
和生理影響，直至危害人體健康。因此，除了確定振動(dòng)
對建筑物的影響外，應(yīng)進(jìn)一步研究振動(dòng)對人體的危害，
如根據(jù)振動(dòng)頻率和振動(dòng)加速度值來選擇其安全允許的
暴露時(shí)間。
3 結(jié)論
在河堤實(shí)施壓路機(jī)施工中，參照《中國地震烈度
表》、《爆破安全規(guī)程》，選定振動(dòng)速度1．Ocm／s為建筑
物震動(dòng)的安全判據(jù)，應(yīng)用于水利工程中河堤施工振動(dòng)是
否安全的參考標(biāo)準(zhǔn)，在水利工程實(shí)踐中作了有意義的嘗
試。
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(本文責(zé)任編輯馬克俊)

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