压路机在高填方路基施工的振动特性分析

2020-07-04张慧超

江西建材 2020年6期

张慧超

中铁十六局集团路桥工程有限公司，北京 101500

0 引言

在道路路基的施工过程中，重型压路机作为施工的重要组成工具，其对路基及周围环境产生的影响也越来越受到广泛关注［1］。重型压路机在施工过程中，会通过土体将振动传播到周围，对周围结构产生振动危害。这种结构主要分为地上建筑物，地下构筑物两类［2］。对于地上建筑物，重型压路机所产生的振动严重时导致建筑物产生裂缝，而且会影响周围精密仪器的操作。对于地下构筑物，过大的振动会使结构开裂。为了解决这类问题，国内外已经开展了许多相关研究［3］。主要研究方式一般是，测试压路机工作时的振动幅度，从而确定施工最小安全距离［4］。但目前对于压路机在高填方路基施工中的振动特征的研究数量并不多［5］。

因此，为更好对高填方路基施工过程中压路机的振动进行控制，避免对周围地上建筑物及地下构筑物产生不利影响，本文结合新建贵阳枢纽小碧经清镇东至白云联络线的金阳车站的施工现场，对压路机在施工过程中的振动频率、振动速度和振动波在路基中的传播衰减规律进行研究，从而为其它同类项目提供参考。

1 工程概况

新建的金阳车站位于贵阳市观山湖区上麦村及下麦村，是小碧经清镇东至白云联络线的重要交通枢纽。金阳车站路基的最大填方高度达17.9m，属于高填方路基。AB 组填料7.5 万m3，过渡段级级配碎石6800m3，表层级配碎石1500m3。

该线路的D1K62+516.82～D1K62+750段左侧为密集民房区域，而且其中的绝大部分房屋被加盖了2～3 层，距今时间较久，采用的是以前的砖墙结构，导致房屋结构的稳定性整体情况较差，因此易被振动压路机工作时所产生的振动干扰。在进行路基填筑压实作业时，压路机在施工期间产生的持续、高强度振动，会对地基及周围建筑物或地下构筑物产生影响。

2 振动传播机理分析

2.1 振动传播机理分析

压路机对高填方地基的影响可以近似于由点源激发的应力波场，振动压路机在运行过程中，产生的振动波会从路面各层逐步传递到土基层，并不断向四周衰减式传递。当传递至土体表面后，在地表的张力和重力下叠加，形成表面波（振动波）。振动波是促使地面振动的主要来源，以振动轮为振动源中心，根据相关波动规律向四周和下层传播与衰减。66.7%的振动能量会产生一个波长的范围的表面波，其余的能量形成在竖向传播的体积波。应力波通过铺面层和地基，以外部波和表面波的形式连续扩散其能量，并逐渐被所传递过的介质吸收，形成与介质相关的距离和粘性衰减相关衰减，随着振动距离的增加，振动衰减大幅减小。

2.2 压路机参数

施工现场所用压路机为三一重工集团生产的SR22M 振动压路机，其中的主要技术参数如表1 所示。

表1 压路机参数

3 振动监测方案设计

以压路机到监测点的距离S 为参数，来探究距离振源点不同距离的结构物受到振动压路机的影响。分析施工距离分别为2m（N1）、4 m（N2）、6 m（N3）为和8m（N4）时监测点的动力响应，如图1 所示。

图1 现场监测布置图

为了保证监测结果的准确性，采用记录长度为1.0000s，记录速率为16000sps 的测振仪来监测质点的振动峰值速度信号。

对现场监测数据进行收集整理，运用振动分析软件Blasting vibration analysis 来进行对应的运算分析。

4 振动规律分析

为了研究在现场压路机工作产生振动波在土体中的传播规律，通过测振仪同时监测X、Y、Z 三个方向的振动波的速度峰值来保证实验结果的准确性。

经监测结果中质点速度峰值曲线分析，振动波主要集中在Y 方向上，数值分析得到径向Y 方向在压实第一、二、三遍的相关系数分别为0.9453、0.9545、0.9054。

图2是根据现场实测，SR22M振动压路机分别碾压三遍时，径向Y 的振动速度随距离衰减的回归分析曲线。通过对现场数据的处理及回归分析，得出振动压路机的振动波在地面的传播衰减规律符合负幂指数函数，其中R 为距振动轮的距离，α，β 均为系数。根据图2 可以发现，在第三遍压实过程中，震动速度大于第一遍压实与第二遍压实。