唐成

（湖南云天工程检测有限公司，湖南 长沙410000）

随着经济的高速发展，工程建设的数量和规模日益增长，作为工程的基础形式之一，桩基的应用也越来越频繁。同时，由于桩基施工在土体中产生弹性波而引起周边房建结构的振动，特别是在建筑物密集区域、深基坑及周边老旧房屋等多重因素的影响下，桩基施工对周边房屋振动成为一个尤其需要重视和解决的问题。

现阶段，对桩基施工时引起周边房屋振动的监测是采用科学的实施方案现场采集振动数据，并对实测数据进行分析和判断，实现数据的具象化、直观化，是化解建设方和周边房屋住户矛盾的重要科学方法，因此，研究桩基施工对周边房屋的振动，对保证桩基施工过程中周边房屋的安全性将具有十分重要意义。

鉴于此，本文以国家级重点工程湖南中医药大学第一附属医院中医药传承创新工程建设项目为研究对象，在结合桩基施工方案的基础上，编制符合实际的振动监测方案，建立现场监测布点，在桩基施工过程中周边房屋振动对结构动态响应进行分析研究，以得出有益的结论，为后续该类型的设计、监测及管理提供参考和借鉴。

1 工程简介

湖南中医药大学第一附属医院中医药传承创新工程位于长沙市雨花区韶山中路95 号湖南中医药大学第一附属医院内，项目建筑高度99.8 米，地下26 层，地下3 层，框架结构，总建筑面积65618.84 平方米。桩基采用长螺旋钻孔灌注桩，桩端持力层为中风化泥质粉砂岩⑦，桩端承载力特征值为3500kPa，基坑大体呈矩形，长约100m，宽约40m，基坑深度为12.35～13.20m，该工程现场情况如图1 所示。

图1 桩基施工现场概貌图

根据勘察报告，在基坑深度范围内，基坑影响范围内地层特性自上而下分述如下：

杂填土①厚度：0.50～5.3m，平均2.09m；粉质黏土②，厚度：2.10～7.00m，平均5.13m；砾砂③，厚度：3.40～7.30m，平均5.19m；卵石④，厚度：2.90～6.70m，平均4.69m；粉质粘土⑤，厚度：1.00～3.50m，平均1.87m；强风化泥质粉砂岩⑥，厚度：2.50～6.80m，平均4.84m；以下土层为中风化泥质粉砂岩⑦（未钻穿）。

图2 桩基施工周边现场平面图

基坑西距中医临床科研大楼（26F，3 层地下室，人工挖孔桩基础）约16～19m，北侧距医技楼（6～7F，整板基础）最小距离约7.8m；东南侧行政楼场地（7F，独立柱基）高于拟建场地约4m，拟采用挡土墙支护该部分高差，基坑与行政楼最小距离约8.6m，基坑与距挡土墙最小距离2.9m；东侧距砖房（2～3F，条形基础）最小约4m。

本次监测桩基施工振动对周边房屋的影响监测时间节点为桩基长螺旋旋挖施工过程中，具体工作内容为各监测点振动频率、振动波速等动力参数采集。

2 振动监测原理、方法及设备

桩基施工对周围建筑物振动的影响可通过对周边房屋的动态响应特性参数（如振幅、波速、频率等）来确定影响等级和影响范围，并以此来评价该过程对周围建筑物的影响大小。在实际操作中，根据我们测试对象及测试目的，一般采用磁电速度传感器、压电加速度传感器、测振仪、电荷放大器、示波器、信号分析仪、频率计等测试仪器测量对应的数据，并对数据进行记录、分析。在实际测试现场，若被影响建筑物能够进入不知测点，可采取单点直接在相应位置测试；若被影响建筑物场地不方便进入布置测点，可采用多点测试法，根据各测点的振动记录波形图、数值等，按照同间距比例进行标绘，依据地面振动波衰减规律可得到一条衰减曲线。根据曲线可得到场地的实际衰减规律，由此可计算推断毗邻建筑物在地表的速度、振幅、加速度等振动特性参数。操作中要注意以下几点：

（1）测试仪器位移检定期间内。

（2）单点测试通常测点直接布置于被测构筑物表面，测出相应幅值，方便快捷。

（3）多点测试主要用于研究周边结构物的衰减特性，测点布置成直线排列，测点间隔根据地质、结构物、地形条件而定。

图3 振动监测现场

在对地基土振动特性参数测试的同时，可现场记录人在房屋结构内的感觉，包括振动量、噪音、有无掉灰等，来判别保护对象在桩基施工过程中的受影响程度，也可对房屋结构原有裂缝进行实时观测，查看长度、宽度值是否有增加等。以上方法均可做为振动影响分析的一种辅助判定方法。

3 振动监测评价标准

3.1 峰值速度法

根据《爆破安全规程》(GB6722-2014)规定：“地面建筑物的爆破振动判据，采用保护对象所在地质点峰值振动速度和主振频率”，安全允许标准见表1。

表1 震（振）动安全允许标准

根据《建筑工程容许振动标准》(GB 50868-2013)第8.0.2 条规定：“当采用锤击和振动法打桩、振冲法处理地基时，打桩、振冲等基础施工对建筑结构影响在时域范围内的容许振动值，宜按表8.0.2-1 的规定确定”，该表即表2。

表2 打桩、振冲等基础施工对建筑结构影响在时域范围内的容许振动值

3.2 烈度法

根据《中国地震烈度表》(GB/T 17742-2008)规定，在实测保护对象所在地质点峰值振动速度和主振频率的基础上，然后结合现场测试人员的自身感受与房屋震动程度定性地按地震烈度表确定房屋震动烈度，将此烈度与房屋结构的设防烈度作对比，如果房屋震动烈度比房屋结构的设防烈度小，可预估振动桩施工对邻近房屋结构的安全性影响较小；但当房屋震动烈度大于设防烈度时，则应采用进一步的方法如反应谱法分析其影响。

4 监测点布置

布置在距振动源（桩基）最近处房屋屋面板楼顶上，水平距离51m，采用耦合剂联接，采用三向拾振器，水平向拾震器方向与水平振动波方向一致，量取与振源距离。

5 监测成果及评价

本桩基工程采用长螺旋钻孔压灌法施工，通过长螺旋对土层产生冲击从而形成激励，测试震动源的振动响应。现振动监测阶段施工过程为旋挖施工阶段。

房屋振动监测结果与分析：监测点时域波形分析图如图4所示，监测幅度值分析图如图5 所示，监测相位谱分析图如图6所示，矢量合成分析图如图7 所示，结果统计表见表3 所示。

图7 金科园6#栋测点矢量合成分析图

图6 金科园6#栋测点监测相位谱分析图

图5 金科园6#栋测点监测幅度谱分析图

从表3 所知，震源监测点土层质点的垂直向振动速度最大为0.164mm/s，水平向振动速度最大为0.155mm/s，振动频率竖向为96.6Hz，水平为68.3Hz。

根据《爆破安全规程》（GB6722-2014），各震源监测点的最大振动速度小于规定的安全允许标准值2.5～3.0cm/s。

根据《建筑工程容许振动标准》(GB 50868-2013)，各震源监测点的最大振动速度小于规定的安全允许标准值6.0mm/s。

6 结论

本次监测阶段施工过程为长螺旋旋挖施工阶段，监测位置为房屋顶层楼面，分析结果表明：

（1）震源振动频率比附近房屋结构的自振频率高，故附近房屋不会出现共振现象。

（2）房屋顶层楼面监测最大振动速度均小于《爆破安全规程》(GB6722-2014)和《建筑工程容许振动标准》(GB 50868-2013) 规定的安全允许标准值。

（3） 根据《中国地震烈度表》(GB/T 17742-2008)规定，结合人在监测房屋内的感觉评估：金科园6#栋房屋的震动烈度为II 度，小于Ⅴ度。

建议在桩基施工期间加强对该批房屋的动态监测，同时采取必要的减震措施，具体建议如下：

（1）桩基施工时应严格按照设计施工工艺和工序进行，如欲更改，应经设计单位论证后再实施，减少施工带来的风险。

（2）本次监测阶段施工过程为长螺旋旋挖施工阶段，后续钢筋笼安置和砼浇灌施工过程中，也应采取必要的减震措施。

（3）针对有严重缺陷的房屋，尤其是仍住有居民的房屋，应在桩基施工的时候对该类型房屋进行全程不间断监测（裂缝、沉降和位移等），如有必要，应采取相应的防范措施，确保房屋安全。