强夯对周围已建建筑物的影响

２００７年６月

巾国湮湾建设

ＣｈｉｎａＨａＩ．ｂｏｕｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

Ｊｕｎ．．２００７Ｔｏｔａｌ１４９．Ｎｏ．３

第３期总第１４９期

强夯对周围已建建筑物的影响

黄瑛

（厦门交港工程设计咨询有限公司，福建厦门３６１００４）

摘要：分析了强夯法加固地基时，夯击能、夯点距离、夯击数等因素对周围已建建筑物的安全的影响。通过振动速度、振动加速度、地基位移、建筑物的变形等项目的监测来确定强夯的安全距离。结果表明，强夯对建筑物

影响分析采用地震烈度对建筑物危害标准进行评价是比较合适的。关键词：强夯；夯击能；影响中图分类号：ＴＵ４７２．３１

文献标识码：’Ａ

文章编号：１００３—３６８８（２００７）０３—００２４—０３

ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＩｍｐａｃｔｏｆＤｙｎａｍｉｃＣｏｍｐａｃｔｉｏｎｕｐｏｎ

ＥｘｉｓｔｉｎｇＳｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ

ＨＵＡＮＧＹｉｎｇ

（ＸｉａｍｅｎＲｏａｄ＆Ｈａｌ．ｂｏｕｒＤｅｓｉｇｎＬｔｄ．，

ｘｉａｍｅｎ

３６１００４，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎａｌｙｓｅｓ

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ｔｅｍｐｉｎｇｅｎｅｒｇｙ；

ｉｎｎｕｅｎｃｅ

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｙｎａｍｉｃｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ；

强夯法的应用是一项成熟的地基加固技术。但在规范中很少或基本上没有提到如何评价及预防强夯对邻近建筑

物或设备产生的有害影响。强夯振动对建筑物的影响的大

弹性体半空间中传播，改变着土体的物理力学性质。振动波以体波和面波的波体系从夯点向外传播，在地基中会产生一个波场。体波包括纵波（亦称压缩波，Ｐ波）和横波（亦称剪切波，ｓ波）。体波沿着一个半球波阵面径向地向外传播。纵波使土体受拉、压作用，能使孔隙水压力增加，导致土骨架解体，而随后到达的横波使解体的土颗粒处于更加密实状态。面波主要有瑞利波（Ｒ波）及洛浦波（Ｌ波），面波携带的夯击能局限在地表层附近区域内传播，面波可使表层土体松动形成松弛区域【“。因而面波对地基压密没有效果，但对建筑物产生的振动较大，为有害波。从上述的分析原理不难看出，由于冲击波的作用引起地基土的挤密和表层的松弛变形，从而造成了地基土变形，地基土的变形必然影响了周围已建建筑物基础的安全。

地震对建筑物的影响，主要表现在从震源（相当于夯点中心）释放的部分能量（相当于夯击能）以波动的形式向四周传播。地震波也是以体波和面波的形式向地基土传

小，不仅与强夯的有关工艺参数（如夯击能、夯点间距）有关，还与土体的组成及建筑物本身的结构有关。本文主要就强夯引起的土体变形与振动扰动展开讨论，提出了采用地震烈度作为强夯对建筑物危害的评判标准，分析了强夯对周围建筑物的影响因素，总结了一些有效的措施来消

除和减弱强夯对周围建筑物的不利影响。１强夯对周围建筑物影响的机理

在巨大夯击能的作用下，夯点中心一般都会迅速下沉

（累积的沉降量甚至可达１ｍ以上），夯坑周围的土体一

般也会隆起，所以在夯击能的作用下土体将产生了很大的变形，地基土体的变形必然会对周围建筑物产生不利影响。

夯锤对地面施加的冲击能量，以振动波的形式在地基

收稿日期：２００７—０１—２５修回日期：２００７—０５—０８

播，也是因波的振动造成对建筑物的地基土的破琛“。可

见地震对地基土振动的分析原理与强夯对土体中的动力分析原理基本相同。但由于强夯振动的周期比地震短得多，

作者简介：黄瑛（１９７２一），女，工程师，福建厦门市人，从事水

工结构及软基加固的设计。

万方数据

２００７年第３期黄瑛：强夯对周围已建建筑物的影响

・２５・

产生作用的时间短，一般强夯１秒钟可完成全过程，而地

震６度以上的平均振动时间为３０ｓ；且强夯产生振动作用的范围也远小于地震作用范围，所以强夯施工时，对附近已有建筑物和施工的建筑物的影响肯定要比地震的影响小，但国内目前还沿用相当于地震烈度的设计标准规定，作为安全的影响距离ｐ，。

综上所述，强夯产生的巨大冲击能量可使附近的场地下沉和隆起，并以冲击波向外传播，对邻近的土体及周围

建筑产生扰动影响，引起场地表面和建筑物不同程度的损伤与破坏。２工程实例２．１工程概况

招商局中银漳州经济开发区３号泊位后方集装箱堆场，１座仓库位于该堆场内。原始地貌为山前海滩和低山，后

经回填开山土石形成现场地。场地内地层结构主要由人工

填土组成，人工填土下层为燕山花岗岩，人工填土的厚度为２～９ｍ，很不均匀，位于仓库附近的填土厚度在６ｍ左

右。人工填土主要为块石及粘性土组成。块石含量达４０％

．７０％，块石主要为灰白、褐黄色的花岗岩，中～微风化。

一般块径为０．２～０．６ｍ，最大块径达１．３ｍ，骨架间有少量

粘性土，块石之间接触极不稳定，结构松散。

对堆场的地基处理采用强夯，强夯设计为三遍点夯一遍普夯，点夯击能为１

８００

ｋＪ，夯点为正方形布置，间距

为３ｍ；普夯单点夯击能为１０００ｋＪ，．采用搭接夯。强夯过程中使用夯锤重为１５ｔ，落差１２ｍ。一．，一

为保证仓库的安全，在距离仓库边缘１ｍ的位置布置

了一条宽８０℃ｍ、深３ｍ的隔振沟。

２．２监测项目及监测点布置２．２．１监测项目的选择

从上述强夯传递机理来看，采用地震烈度作为对建筑物危害的评价标准是比较合适的ｐ。Ｊ。因建筑物及建筑物内的设备对振动危害的要求不同，所确定的对建筑物的影

响标准也应不同。

《中国地震烈度表》（ＧＢ，１１１７７４２一１９９９），对Ｖ级地震烈度做了如下定义：室内普遍、室外多数人有感觉，多数人梦中惊醒，门窗、屋顶、屋架颤动作晌，灰土掉落，抹灰出现微细烈缝，有檐瓦掉落，个别屋顶烟囱掉砖不稳定，器物摇动或翻倒，水平向地面运动峰值加速度２２～４４

ｃｌＩｌ／ｓ

２’峰值速度２～４ｃｍ／ｓ。本工程内的仓库为一般建筑物，采

用ｖ级地震烈度作为对建筑物危害的评定标准。通过对水平向振动加速度和速度的测定，来确定强夯对建筑物影响的安全距离。

因为强夯会引起土体的变形，因此通过建筑物竖向和侧向位移也可评判强夯对建筑物的影响程度。

综上所述强夯对建筑物影响的监测项目主要有：目测强夯时建筑物变形及其他影响等，主要是在夯击时及时检查建筑物掉灰、墙体有无裂纹的情况来判断强夯对建筑物的影响；采用测试仪器对强夯时冲击波产生的水平向加速

万方数据

度、速度，来确定对建筑物的影响安全距离，从量化的标准上来判断对建筑的影响；另外对位移的监测也可量化的

来判断对建筑的影响程度。２．２．２监测点的布置

本工程布置了两组监测点：第一组监测点布置在距离仓库较远的地方，进行水平速度测试，主要目的是确定强夯对建筑物的影响安全距离；第二组测试数据布置在仓库附近，主要目的是对施工时夯击能对仓库影响进行监测

（如图１）。

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图１桩测点平面布置图（单位：ｍ）

３强夯对周围建筑物的影响因素分析３．１夯击能量对建筑物的安全距离的影响

根据建筑物安全要求，振动速度需在２～４ｃｍ，ｓ间，表１列出了第一组监测的安全距离。从表ｌ的数据可看出夯击能越大，土体的变形和破坏越大，引起的土体的振动速度越大，建筑物影响的安全距离也就越大。

表１不同夯击能的安全距离

夯击能，ｋＪ

ｌ０００１８００

波速为２ｃｍ，ｓ距离，ｍ１２１６波速为４ｃｍ，ｓ距离，ｍ

８

ｌＯ

从表１的数据可判断本工程的安全距离应在１０～１６ｍ。

３．２夯击数与振动加速度和振动速度的关系

图２和图３为第二组数据，夯击能为１８００ｋＪ。可以看出夯击振动产生的加速度和速度随着夯击击数的增加而增加。这是开始时夯击动能大部分消耗于压密土体，而随着击数增加，进一步压密土体越来越困难，多余的能量在较密实的介质中传播，振动加速度和速度就会增加。但当土体达到最大密度时，土体振动加速度和速度也达到了最大值，从图２和图３也可看出当夯击次数在第６夯后，实测振动速度和加速度上升到极值后，曲线曲率变缓。３．３与夯点距离的大小与振动加速度和振动速度的关系

图４为第二组数据，夯击能为１

８００

ｋＪ，可看出随着离

夯点距离越大振动加速度和速度越小。图２和图３也可看出随着离夯点距离加大振动加速度和速度曲线曲率越缓，距离夯坑１５ｍ时振动速度基本上稳定在２．４～２．６ｃＩＩｌ／ｓ。说明随着离夯点距离的加大，强夯振动能量被地基土吸收的越多，传递到建筑物的有害能量就越少，从而对建筑物的

危害的影响也就越小。３．４土体的变形分析

图５为夯点中心夯沉量与夯击数间的关系曲线。从图中可看出随着夯击数的增加，土体的变形越大，到第６击后土体变形趋于平缓，说明土体到第６击后已经基本趋于密实，累计夯击能对土体变形的影响达到或接近最大，这

・２６・

中国港湾建设２００７年第３期

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夯击数夯击数与夯坑中心的距离／ｍ

图２速度与夯击数的关系

图３加速度与夯击数的关系

图４振动速度与夯坑距离的关系

也可起到减少对建筑物安全的影响。

４．４改变施工顺序减少对建筑物的影响

先夯击建筑物附近的地基，然后再夯击远处的。由于

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刚开始时土体松散，土体的阻尼比大吸收的夯击能较多，向外传播的振动波的波速和振动加速度就较小，对建筑物

的安全影响也就较小。５结语

■螺橡

强夯所引起的振动对周围建筑物的扰动影响，不仅与建筑物附近地面振动的最大振动速度、最大加速度、振幅、

夯击数

振幅频率有关，而且与土质、建筑物本身的强度及刚度等有着密切的关系”１。本文主要通过强夯对地基土的振动影响分析，得出以下几点结论和看法：

（１）强夯对周围建筑物的影响评价，可根据建筑物对

振动的要求，采用地震烈度的标准进行。

图５夯沉量与夯击数的关系

与夯击数对振动加速度和加速度的分析是基本一致的。３．５土体位移及建筑物的目测情况分析

对仓库边布置的位移监测点的观测，竖向和侧向的位移基本没有，说明强夯对建筑物地基安全基本没有影响。

夯击时仓库没有掉灰和裂纹情况出现，但夯击时飞溅出的石块把仓库的玻璃砸坏，飞溅到屋顶（屋顶为波纹钢板），屋顶留下被石块匝过的凹痕。因此对建筑物还需采取一些隔离和保护措施来避免强夯对建筑物的不利影响。

４减少或避免强夯影响的有效措施

（２）强夯对建筑物的安全影响主要通过振动速度、振动加速度、地基变形、建筑物的位移情况等项目的监测。通过对夯点不同距离振动速度和振动加速度的测试，来确定强夯影响的安全距离。

（３）夯击能越大对建筑物的影响也越大，夯击数越多对建筑物振动影响也越大，但夯击数达到一定的数量后地基土在此夯击能作用下和该土质条件下（如该含水率等）达到或接近最大密度，对建筑物振动影响也就达到最大。

（４）离夯点越远，对建筑物的振动影响也就越小。（５）设置隔振沟、改变夯击工艺参数、改变施工顺序等方法可减少强夯对建筑物安全的影响。

参考文献：

［１］［２］

４．１保证有效的振动安全距离

根据建筑物及设备对振动的要求，依据夯击能、夯击数、地基土等情况，确定安全距离是避免强夯对建筑物影响的必不可少的措施。

４．２设置隔震沟减少强夯对周围建筑物的影响

隔震沟主要是起到消波、滤波的作用，隔震沟将大部

分振动波的水平分量产生的能量降到了最低限度，同时也使竖向的能量有了很大的衰减”１。

林宗元．岩土工程治理手册［Ｍ］．辽宁科学技术出版社，１９９３．

钱家欢，殷宗泽．土工原理与计算［Ｍ］．中国水利水电出版社，

１９９６．

隔震沟有两种，主动隔震是采用靠近减震或围绕震源的沟，以减少震源向外辐射的能量；被动隔震是靠近减震的对象挖一条沟ｐＪ。在本工程中设置的是被动隔振沟，实践证明起到了很好的隔振效果。

４．３改变强夯工艺减少对建筑物的影响

［３］

叶书麟，韩杰，叶观宝．地基处理与托换技术［Ｍ］．中国建筑工业出版社，１９９４．

［４］顾渭建，马福满，王保存．已建建筑物周围地基强夯处理的测试

和分析［Ｊ］．建筑结构，１９９７，（９）：８—１０．

［５］

欧阳立胜，王迪洁．强夯地震效应浅析［Ｊ］．华南地震，２００４，（３）：

９６—１００．

从上述夯击能、夯击数与振动加速度、振动速度关系

分析可知，在靠近建筑物的附近减低夯击能、减少夯击数

［６］张孟喜．黄土受强夯扰动的工程特性与环境公害研究［Ｊ］．岩土力学，２００４，（１２）：４８—５４．

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