组合锤法锤击次数对场地的振动影响研究

张文涛陈雅芳 邹锦华 鲍铅铅 李俊豪 刘 梅 刘献刚

（1.东华理工大学土木与建筑工程学院，江西 南昌 330031；2.江西中恒建设集团特种软基公司，江西 南昌 330052）

组合锤法[1-3]是基于普通强夯法与强夯置换法，逐步改进、完善而衍生出来的一种新型地基处理施工工法。该工法在很大程度上融合了普通强夯法与强夯置换法的优势，除了在一般碎石土、粉土、粉质黏土等场地可以应用外，在处理工程素填土、杂填土、含浅层淤泥或淤泥质黏土、工程建筑残渣等场地具有很好的加固效果。随着城市化进程的高速推进，城市用地日趋紧张，故而棚户改造工程也是近年来的一项重要民生工程，除此之外，工程建筑废渣堆积场地也开始被处理用于工程建设，在城区内，尤其附近存在住宅、办公用楼时，采用组合锤法处理地基时，夯击次数对场地振动的影响是工程中需考虑的重要问题。本文结合南昌市小蓝某工程场地，对组合锤法的锤击次数对场地振动效应的影响开展了相应的研究。

1 组合锤施工原理

组合锤强夯法先采用柱锤将地基土锤击到一定标准深度后，如果未达收锤指标，则需采用原地基土回填后夯实。根据收锤标准依次选用中锤、扁锤对土体进行夯实加密，最后形成一个下小上大的一个挤密增强墩体。组合锤施工过程中通过柱锤能够快速形成置换体，便于控制置换深度；可以通过中锤来增加置换墩的直径，提高置换率；利用扁锤提高一定深度内土体的密实度与抗剪强度，形成硬壳层，最终形成符合建筑用地需求的复合地基[4-5]。

2 场地测试方案

本次试验采用现场测试，组合锤锤重10t，落距30m，通过891型振动信号监测传感器和东华动态数采仪进行动态数据的采集。分别在现场施工点距锤击源15m、30m、50m、100m处布置了3个（沿水平东西、南北和竖向分布）加速度监测计。

3 锤击次数对场地振动影响分析

影响组合锤施工振动效果的因素有场地条件、锤头型号、锤击数等，本文主要分析组合锤锤击次数对场地振动的影响。在距点源50m的测点，以组合锤法连续锤击6次的振动加速度进行了监测。所有锤击施工在800s内完成。

本文选取施工过程中的1、3、5锤（其中第1、3、5锤所处时段分别为0～40s、90s～140s、320s～420s）监测加速度结果进行分析。采用基线校正和傅立叶变化将第1锤、第3锤、第5锤的水平东西、南北及竖向加速度测试结果进行了时域、频域分析，结果如图1～图3所示。

由加速度时程全曲线可知组合锤锤击数为1、3、5的场地振动加速度峰值，见表1。组合锤法施工时，同一测点第1、3、5的场地振动加速度峰值，见表1。组合锤法施工时，同一测点第1、3、5的水平东西向振动加速度峰值分别为7.1cm/s2，20.5cm/s2和32.1cm/s2；水平南北向加速度峰值分别为7.2cm/s2，68.1cm/s2和71.4cm/s2；竖向加速度峰值分别为7.5cm/s2，17.4cm/s2，141.5cm/s2。在图1～图3中，各锤击次数下不论是水平东西、南北向还是竖向，随着锤击次数的增加场地基频受到影响，由100Hz～300Hz变为10Hz～45Hz。

图1 水平东西向振动加速度时程曲线和频谱曲线

图2 水平南北向振动加速度时程曲线和频谱曲线

图3 竖向振动加速度时程曲线和频谱曲线

表1 组合锤锤击数为1、3、5的振动加速度峰值测试结果表

加速度峰值和频谱特征呈现如下特点：

（1）采用组合锤法施工时，场地监测的水平东西向、水平南北向及竖向振动加速度峰值均随着锤击数的增加而变大。

（2）组合锤施工次数由1增加到3锤时，由第3锤增加到第5锤时，竖向振动加速度峰值增长速率有所提升，水平向振动加速度峰值增长速率呈现相反的趋势。

（3）随着锤击次数的增加，场地基频会由高频逐渐过渡到低频。

4 结语

组合锤法在对地基进行加固处理时，锤击次数对场地振动加速度峰值和场地基频带来一定程度的影响，主要是因为在强夯施工过程中，土层发生压缩变形，随着夯击次数的增加,土体密实程度得以提高，振动中产生的能量波传递的速率也更高。因此，可根据建筑用途设计合理的组合锤锤击次数，以达到最优组合效果。