大广高速S30标压路机施工振动监测案例分析

刘亚强

摘 要：大广高速S30标压路机施工过程中对临近施工现场的建筑物的质点振动速度及振动频率的进行监测，以监测数据为依据确定压路机施施工时振动的影响程度，并根据我国现行有关规范标准，判别施工振动对周边建筑物的影响程度。

关键词：大广高速；施工振动；全程监测

前言：根据标准《中国地震烈度表》和《建筑工程容许振动标准》中的相关规定的要求，振动强烈的工程施工区域周边存在工业或民用建筑物及其它可能受工程振动影响的建（构）筑物时，必须邀请有资质的第三方单位对施工振动进行全程监测，以达到保障建（构）筑物结构安全的目的。

大广高速S30标压路机施工检测场地位于从化市城郊街塘下村十社门口埔附近，为保障施工过程中不对周围建（构）筑物的结构安全产生不利的影响，受中铁十二集团有限公司大广高速S30标项目经理部委托对该施工场地进行全程监测，以确定施工振动对周边村庄民房建筑结构安全的影响程度，以监测数据为依据确定压路机施施工时振动的影响程度，为预防纠纷保留法律依据，对不利影响做出相应的处理措施。

一、振动监测环境及监测仪器介绍

（一）振动监测环境介绍。大广高速S30标压路机施工检测场地位于从化市城郊街塘下村十社门口埔，检测区域道路一侧最近8-50米距离上零散分布着众多民居，多为2至3层砖混结构。

（二）监测仪器介绍。监测仪器使用TC-4850型工程振动监测仪，该仪器系统由振动速度传感器、4850采集记录仪、笔记本电脑以及专用的分析处理软件、供电系统及其它附属设施组成，可同时测量多个分向的振动速度量及振动频率。该型仪器性能优良，灵敏度高，广泛应用在公路、铁路、桥梁、大坝、建筑、隧道、石场、矿场、定向拆除等有工程振动监测需要的现场，同时也被国内各大专院校、科研院所和监理方用于科研教学和工程振动环境监理评估，仪器使用前经过严格标定计量。仪器系统性能指标如下。

通道数：3通道并行采集；采样率：1kHz～50KHz ，多档可调；直流精度：误差小于0.5%；读数精度：达到1‰；振动速度传感器性能指标：转换灵敏度：270、600（mv/cm/s），横向灵敏度：10%，频带范围：5-500Hz，最大位移：4mm，最大速度：35 cm/s，输出阻抗：0.4/2.7 kΩ

进行压路机施工时将仪器架设在预先布设好的监测点上，施工引起的振动由振源经过地下介质传播到地面，振动传感器监测到振动信号后，将其转换成电信号送入数据采集器中完成放大、采集等一系列工作。手提电脑通过通讯接口与数据采集器相连接，可监控仪器的工作状况，记录实时测量数据，完成数据处理工作。

二、监测实施过程

振动监测布置的监测点选取在有代表性的受保护建筑物内振动感觉较明显且受外界干扰较少（人员车辆流动较少或远离附近非爆破工程造成的振动源）位置上进行监测，确保了整个监测过程真实可信、科学严谨、合理有序。

经过施工现场周边环境调查分析后确定此次施工8个监测点进行监测（图1），每个监测点布置振动测量仪器系统一套，均进行垂直向、水平径向和水平切向三个分向振动速度量及振动频率的监测。

三、振动监测及计算

振动监测的考虑重点是保障周边临近压路机施工位置的建（构）筑物结构安全。监测伴随施工同步进行，做到了慎密细致，所有参数均经现场确认并有据可查。

本次压路机施工振动检测共布置8个检测点，每个检测点均检测了2015年4月17日09：30至11：00时间段内压路机施工振动数据，每个检测点各选取了12组典型的振动数据，8个检测点共计选取了96组压路机施工振动数据，每组振动数据包括三个分向的振动速度量以及主振频率，一共得到576个与压路机施工振动影响有关的振动参数。通过振动速度计算公式

公式中：Vt为塌落引起的地面振动速度，单位cm/s；M为下落构件的质量，单位为T（吨）；g是重力加速度，9.8m/s2；H是构件的高度，单位为m（米）；δ为地面介质的破坏强度，一般取10Mpa；R为观测点至冲击地面中心的距离，单位为m（米）；K、β为塌落振动速度衰减系数和指数（通常K取3.37～4.09；β取-1.66～-1.80），其值是在地面没有开挖沟槽、不垒筑土墙减振措施的条件下。当在地面开挖沟槽、垒筑土墙改变构件触地状况时，塌落振动将明显减小，塌落振动速度公式中衰减系数K仅为原状地面的1/3～1/4。）

四、数据处理

本次振动控制标准的确定，本次该施工区所处位置特殊，为避免压路机施工对施工区域周围的建筑结构造成损害，必须将压路机施工引起的振动控制在允许的范围内，以防引起不必要的纠纷，施工区域周围的建筑结构情况不同，再加上考虑到本次施工是一个长期重复的作业过程、该区域施工环境的复杂性以及周边建筑的地基情况等因素，本次需要进行检测区域周围的建筑结构大部分属于居住建筑，小部分属于工业建筑与公共建筑，按照“就低不就高”的原则，应选定《建筑工程容许振动标准》（GB50868-2013）居住建筑作为下限基础容许振动速度峰值控制标准，即建筑物的安全允许振速不超过0.2cm/s—0.7cm/s，但下列因素必须加以考虑：①施工区域周围的住宅建筑没有经过详细的安全抗震设计，多数民居建筑的地基采用天然基础；②该施工场地的压路机施工是一个重复持续的过程，振动效应的累积叠加可能导致较小的振速产生较大的地震效应；③根据记录波形的频谱分析结果可以看出，此次检测的压路机施工振动其主频最高的达到64.51Hz，最低的仅为10.36Hz，主振频率大多数还是集中在10Hz到20Hz之间，其中以15Hz上下最为常见。

根据以上因素，结合本次检测区域的各种情况综合考量后，根据记录波形的频谱分析结果，此次检测采用顶层楼面容许振动速度峰值（1 Hz～50 Hz）为0.5cm/s与基础容许振动速度峰值（10 Hz～50 Hz）为0.5cm/s安全标准进行评价，对于未达到国家现行抗震设防标准的城市旧房和镇（乡）村未经过正规设计自行建造的房屋的容许振动值，计算为0.5cm/s×70﹪=0.35cm/s，即本次检测安全允许振动速度为V≤0.35cm/s。

五、结论

根据以上控制标准的规定，结合检测数据处理结果，对于本次大广高速S30标压路机施工产生振动对从化市城郊街塘下村等周边建筑结构影响进行的振动检测而言，2015年4月17日的大广高速S30标K167+875至K168+000段压路机施工检测到的所有与压路机施工振动相关的数据均低于安全控制标准，从化市城郊街塘下村布设的八个检测点记录到的最大振动数据0.19cm/s，约相当于安全控制标准0.35cm/s的百分之五十四。可以认为，该种工况条件下大广高速S30标压路机施工产生振动符合国家相关安全规范的要求，不会对从化市城郊街塘下村内施工区域周边的村民房屋与其他建（构）筑物的主体建筑结构安全造成破坏。