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四川乐山混凝土冲击碾压振动对建筑的影响机理、安全标准与防护

2019-05-13 混凝土破碎 584 次 0 评论

四川乐山混凝土冲击碾压振动对建筑的影响机理、安全标准与防护

一、冲击碾压振动安全控制标准与防护]

从以上分析可以看出,冲击碾压施工振动的影响主要有两个方面,一是对周围建筑物的影响,一是对人的影响。实际安全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。以下先讨论与已有安全控制标准的对比。

《公路冲击碾压应用技术指南》[52]对构造物的保护提出如下要求:

使用前应查明冲压范围内的地下管线及附近各种构造物,并应根据构造物的类型采取相应的保护措施。一般情况下可按表7.13确定水平安全距离。对于河沟等有明显隔震效果的情况,经确认不会造成影响时可适当减小安全距离。施工前对于拟保护的构造物,在保护范围的外围应设置明显的标记物。

冲击碾压水平安全距离[52]表7.13

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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。

表7.14是《公路冲击碾压应用技术指南》摘录的国外建于土质地基上的建筑物的安全极限值。表7.15是瑞典Dynapac研究部根据施工现场不同地面条件所作的测量结果,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。

建于土质地基上的建筑物的安全极限值[52]表7.14

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注:本表速度为建筑物基础内测得,一般与室外地面测得的速度相差2~5倍。

振动压路机安全距离[52]表7.15

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表7.16和表7.17列出了瑞典和德国的技术规范[u6]。

瑞典技术规范关于振动的规定(单位:cm/s)表7.16

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德国技术规范关于振动速率的规定(单位:cm/s)表7.17

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我国《爆破安全规程》(GB6722-2003)对一般建筑物和构造物的爆破地振安全振动速度规定如下:

(1)土窑洞、土坯房、毛石房屋:1.0cm/s;

(2)一般砖房、非抗震的大型砌块建筑物:2~3cm/s;

(3)钢筋混凝土框架房屋:5cm/s;

(4)水工隧洞:10cm/s;(5)交通隧洞:15cm/s;

(6)矿山巷道:围岩不稳定有良好支护:10cm/s;围岩中等稳定有良好支护:20cm/s;围岩稳定无支护:30cm/s。

《机械环境保护设计规定(试行)》(JB16-88)规定:

对有纪念性的建筑物的振动速率允许值:

(1)有保护价值的建筑物:0.3~0.5cm/s;

(2)古建筑物严重开裂及风蚀建筑物:0.18~0.3cm/s。

根据《建筑抗震设计规范》(GBJ11-2001)中对地震烈度的定义,地震烈度与相应的水平和垂直加速度有相对应的关系,如表7.18所示。

地震烈度与相应的水平和垂直加速度之间的关系表7.18

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振动的安全距离应根据被保护物的要求确定,对于一般工业与民用建筑需抗7度地震,因此,冲击压实安全边界的确定标准与该地震烈度下对应的加速度可以相对应,水平加速度小于0.1g,垂直加速度小于0.2g。

参照上述表述,可以考虑冲压振动对周围构筑物的安全影响区域以径向加速度小于0.1g,垂直加速度小于0.2g或振动速度小于1cm/s作为可接受的指标。

考虑人的感受,指标将更加严格,本文综合比较并考虑频率范围研究认为,可取值振动速度5mm/s为控制指标。

基于以上可以认为,冲击压实旧水泥混凝土路面时,冲压振动一般对15m以外的完好建筑物影响很小;如果是钢筋混凝土框架式建筑物,即使位于距振源10~15m的范围内,一般也不会造成破坏;但若在5~10m范围内有土坯房或质量较差的砖混结构,则冲压振动可能会对其产生破坏性的影响。

考虑对人的感受影响,安全距离则宜取在20m以外。

二、防护

前面的时程计算分析和工程实践表明,正常完好的建筑在冲击碾压荷载作用下很难发生破坏。冲击碾压振动破坏建筑物的形式主要为加速建(构)筑物已有的破损发展,从而引起这些建筑物开裂。因此,对于同一结构类型的建(构)筑物,评估其当前的静力状态是很有必要的。这是因为如果某建(构)筑物在受振前的静应力作用下已接近临界稳定状态,则较小的振动也会有可能使它产生相当严重的破坏。

对于冲击压实振动引起的环境病害,可以在施工前对周围工程环境调查的基础上采取主动隔振或被动隔振等措施进行预防和控制,同时还应该在整个冲击压实施工过程中进行振动监测。

由于各地土质条件、建筑类型不同,具体安全距离会有所差异,因此,在冲击碾压施工前对周围工程环境进行事先调查,是控制冲击碾压振动和保证附近建筑物或较远处敏感仪器、设备安全和正常使用的关键和第一步。施工前调查区域的范围是多种的,它主要取决于周围建(构)筑物条件和具体使用要求。在冲击压实施工前调查的基础上,正确预测冲击压实振动引起的地面振动特征和对周围环境可能产生的影响,确定周围建(构)筑物和地下设施在冲击压

实振动荷载作用下感应、开裂和损坏的门槛值,并根据结构对开裂的敏感性和冲击压实振源离建(构)筑物的距离对周围建(构)筑物进行分类,建立冲击压实振动控制标准,同时在施工过程中进行必要的监测。

在不满足最小施工安全距离的条件下,设置隔振沟是工程实际中所经常采用的一种有效方法,如图7.34、图7.35为环形隔振沟的效果图。

但鉴于公路工程施工为带状作业的实际情况,涉及路边房屋较多,并考虑到隔振造价问题,目前工程实践中还主要是通过先普查确定不利地段后,采取冲击碾压避让,或其他小型机具代替施工的办法。

四川乐山混凝土冲击碾压振动对建筑的影响机理、安全标准与防护

图7.34建筑物周围设防振沟[35]

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图7.35环形隔振沟的效果[35]

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