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​冲击碾压改建旧水泥混凝土路面时的动力影响及安全标准

2019-05-04 混凝土破碎 348 次 0 评论

冲击碾压改建旧水泥混凝土路面时的动力影响及安全标准

冲击压路机是一种冲击型振源,当落锤夯击地基土时必然会产生强大的冲击波,从夯击点沿着地表面向四周传开。同时由于是连续夯击,且相邻两击的夯击时间间隔较短,因此所造成地面振动强度比较大,对周围环境会产生有害影响。

因此对冲击碾压技术施工引起地基振动的潜在危害性进行评价,了解和掌握冲击碾压振动的影响范围以及冲击碾压振动随距离的衰减规律是进行冲击碾压安全施工的重要基础。有关冲击碾压施工引起的环境振动以及动力影响问题,人们目前还只能通过简单的理论分析和现场监测相结合的方法来解决冲击碾压振动的防护问题。理论研究主要借鉴强夯、打桩、动力机器基础、爆破安全等方面的环境振动研究成果。

安徽205线天长段冲击碾压施工期间曾采用振动波垂直测量仪进行过相关波速的检测52121],当冲击压路机于一侧的超车道上冲压时,在另外半幅的超车道、行车道和硬路肩上的波速PPV(mm/s)值分别为29、18、20(中央开槽)和55、33、14(中央不开槽)。由此,对于砖房等而言,认为只要保证15m以上的距离则是安全的(小于2~3cm/s),但可感觉到振动。对土坯房等尚不能保证安全,对此指定了30m的安全间距。由于检测是在路面上进行的,实际工程中的传播速度可能会比实测值小,这对砖房和其他建筑物而言是偏于安全的。对于设置隔振带或有河沟等对隔振有明显效果的情况,经试验确认不会造成影响,可适当减小安全距离。

华南理工大学[88](2004年)为探讨旧水泥混凝土路面冲击压实施工对周围构筑物产生的振动影响,在205国道骆湖至仙塘段在仙塘镇与灯塔镇各选取了几处路边有民居或建筑物的测试断面。通过在道路两侧埋设加速度传感器监测振动信号,分析了冲压振动在道路两侧传播的衰减规律;通过分析对比设置隔振沟前后的加速度量值,发现隔振沟的隔振效果显著,并提出距冲击压实作用点15m以外为冲压振动对道路两侧构筑物影响的安全范围。

刘荥、黄晓明等[81](2005年)通过对旧水泥混凝土路面冲击破碎的动力响应特性的分析,在旧水泥混凝土路面改建工程中,采用冲击破碎方法使原路面结构沉降趋于稳定。利用三维叠层有限元建立路面动力模型,模拟新旧路面之间的动力耦合现象,以GB722-86和DIN

4150中的标准安全振速峰值为参考标准,计算出道路分幅两侧的路面结构振动速度和振幅,由此给出路面和其他结构物的安全振动速度和相应确保安全的处理措施及界定标准。

空军工程大学工程学院刘晓曦[83](2006年)对冲击压实对路堤下涵洞受力影响进行了试验研究。在分析冲击压实影响深度研究现状的基础上,通过对涵洞土压力进行现场观测,得到涵拱冲击压实受力影响曲线。认为涵顶回填高度超过3m后.冲压对涵顶产生的残余土压力较小。

笔者2005年在316国道福州段通过现场环境振动监测与理论分析相结合的方法,对冲击碾压破碎旧水泥混凝土路面对周围环境振动的影响进行了研究,依据试验和理论研究探讨了冲击碾压振动衰减的规律、冲击碾压引起周围环境振动的特点、振动量的频谱特征及基于实测环境振动输入不同建筑物动力时程响应、冲击碾压振动危害机理、评估方法与防护措施等问题;通过在旧路基中埋设动土压力传感器,测试了不同冲击碾压速度时不同相对位置和深度的土动压力时程变化;通过有限元数值方法对沿线公路构筑物(挡土墙、桥涵)的动土压力影响,包括冲击碾压施工荷载对沿线重力式挡土墙的稳定性影响,重力式挡土墙在冲击碾压荷载下的累计位移效应分析,冲击碾压对盖板涵洞的动力影响等问题进行了重点研究。探讨了各构造物的破坏模式,并进一步提出了保障重力式挡土墙稳定性安全和涵洞安全的施工距离标准。

本书将在后面专门章节对以上研究具体介绍。

有关振动对周围建筑物影响的评价方法国内外有一些技术标准或法规,如国际标准化协会标准ISO2631,联邦德国标准DIN4150,中国国家标准GB6722-86等。但它们大多数是对实际工作状态的振动进行测量或做调查统计分析的结果,并不是通过较为严格的理论分析而得出的人或物体的真正的允许振动。由于对建筑物动力响应及其破损机理的认识不足,各国或不同行业在施工振害的评价指标及量化方面尚存在较大差异。

国内有关施工振动对建筑物影响方面的文章和资料中有用质点的最大振动速度或加速度或位移,也有用谱烈度和能量比等地震指标作为评价指标的。有关振动对环境的影响通常采用国家标准城市区域环境振动标准(GB10070-88)和城市区域环境振动测量方法(GB10071-88),以Z振级作为相应的评价指标。该标准适用于连续发生的稳态振动、冲击振动和无规振动。对于每日发生几次的冲击振动,标准规定其昼间最大值不允许超过10dB,夜间不超过3dB;对交通干线道路两侧,标准规定昼间小于75dB,夜间小于72dB。关于冲压区内构造物的保护间距,国内目前主要根据[6]:①建于土质地基上的建筑物的安全极限值;②瑞典Dynapac研究部根据施工现场不同地面条件所做测量结果提出的限制振动压路机对建筑物产生损害危险的相应安全距离;③我国《爆破安全规程》(GB6722-86)对一般建筑物和构造物的爆破地震安全振动速度规定;④安徽205线天长段冲击碾压施工期间振动波速检测结果;⑤我国多个冲压工程的工程经验等五个方面确定。明确实际控制距离既要保证建筑物的安全,也要考虑当地居民的承受程度。

2006年3月交通部公路科学研究院主编出版的《公路冲击碾压应用技术指南》5](以下简称《指南》)亦对构造物的保护提出了要求。《指南》条文中根据工程经验和国内一些工程实践,同时也参考有关冲击碾压影响深度的研究成果,给出了冲击碾压水平安全距离,如表1.1。

冲击碾压水平安全距离[52]表1.1

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正常使用的构造物,顶部以上填土高度大于2.5m或填石高度大于3.0m,土工格栅等合成材料竖向填土厚度大于1.5m,可直接进行冲击压实。对于不符合上述安全距离但又需进行施工的可采取以下两种措施:①开挖宽0.5m、深1.5m左右的隔振沟进行隔振;②降低冲击压路机的行驶速度,增加冲压遍数。

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