旋挖鉆機施工振動對附近建筑物的安全影響及環(huán)境保護研究

馬銀春（中鐵二十一局集團第二工程有限公司　甘肅　蘭州　730000）

旋挖鉆機施工振動對附近建筑物的安全影響及環(huán)境保護研究

馬銀春
（中鐵二十一局集團第二工程有限公司甘肅蘭州730000）

以寶蘭客專社棠渭河特大橋鉆孔樁施工為依托，針對寶蘭客專社棠渭河特大橋旋挖鉆機在建筑物密集區(qū)的施工，對旋挖鉆機施工的振動速度及振動頻率進行測試，并依據(jù)國家相關標準判定是否對附近建筑物產(chǎn)生影響，同時在實際施工過程中進行驗證，確保附近居民的人身及財產(chǎn)安全和環(huán)境，為同類工程的施工提供參考。

旋挖鉆機；振動；建筑物；安全影響

我國是全世界最大的發(fā)展中國家，工程建設是國家發(fā)展至關重要的手段，在高速鐵路快速發(fā)展的大環(huán)境下，許多橋梁需穿越城鎮(zhèn)居民密集區(qū)，而旋挖鉆機因其工作效率高、污染少等優(yōu)點成為施工橋梁樁基礎的首選。以寶蘭客專社棠渭河特大橋鉆孔樁施工為依托，研究旋挖鉆機施工振動對附近建筑物的安全影響，確保附近居民的人身及財產(chǎn)安全和環(huán)境，避免旋挖鉆機施工振動對建筑物的破壞及以此而產(chǎn)生的矛盾和經(jīng)濟損失。

1　工程概況

寶蘭客專社棠渭河特大橋位于天水市麥積區(qū)，穿越城鄉(xiāng)結合部人口密集區(qū)及村莊，附近建筑物為多為一般磚房、土坯房，部分為鋼筋混凝土結構，建筑物距離線路征地線5～45m。該橋基礎均為鉆孔樁，樁徑Φ1.25m，樁長29～68m，涉及地層有：人工填土、黏質黃土、圓礫土、泥巖，全部采用旋挖鉆機進行施工。

2　旋挖鉆機振動測試

2.1測試方法

選用徐工XR220DII旋挖鉆機進行施工，采用TCS-B3型三向振動速度型傳感器、低噪聲屏蔽電纜、TC—4850振動記錄儀組成觀測系統(tǒng)，在垂直于線路方向布設5個測點，測點間距分別為5m、10m、10m、10m、10m，測點距離旋挖鉆機鉆頭中心5m、15m、25m、35m、45m。施工前先在鉆孔處埋設Φ1.5m鋼護筒，高度2m，然后在旋挖鉆機每次鉆進時進行測試，每次鉆進深度約0.6m，本次測試共計10次，深度8m。

2.2測試內(nèi)容

在描述振動強度的各參數(shù)中，速度與建筑物破壞相關性最好，因此用質點振動速度來表示振動強度已逐漸被國內(nèi)外學者認可。在我國有關振動安全的標準中，有許多行業(yè)采用質點振動速度作為破壞判據(jù)，因此，本次旋挖鉆機振動測試內(nèi)容如下：

（1）測試旋挖鉆機在每次鉆進時的地表質點振動速度和振動頻率；

（2）測試旋挖鉆機在每次鉆進至不同深度情況下，地表質點振動速度和振動頻率。

2.3測試儀器技術指標

（1）TCS-B3型三向振動速度型傳感器技術指標。頻率范圍（Hz）：5～300；靈敏度（V/m/s）：28.0± 10%；輸出阻抗（Ω）：380；諧波失真（%）：≤0.1；工作溫度（℃）：-40～100。

（2）TC-4850測振儀技術指標通道數(shù)。通道數(shù)：3通道并行采集；采樣率：1～50kHz多檔可調；頻響范圍：5～300Hz；AD分辨率：16Bit；記錄時長：1s～160s可調；觸發(fā)模式：內(nèi)觸發(fā)/外觸發(fā)；讀數(shù)精度：1‰；數(shù)據(jù)傳輸方式：USB2.0。

2.4現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)及結果分析

（以下列出第1、6、10次鉆進測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計表）（1）第1次鉆進，鉆孔深度2.6m，測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計如表1。

表1　鉆孔深度2.6m測試數(shù)據(jù)

（2）第6次鉆進，鉆孔深度 5.6m，數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表2。

表2　鉆孔深度5.6m測試數(shù)據(jù)

（3）第10次鉆進，鉆孔深度8.0m，數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表3。

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》的相關規(guī)定：頻率10Hz以下時，對于土窖洞、土坯房、毛石房屋的安全允許振速為5～10mm/s；一般磚房、非抗震的大型砌塊建筑物的安全允許振速為20～25mm/s；考慮到旋挖鉆機在鉆進過程中為連續(xù)振動，因此對振動安全允許標準適當降低，取標準值的1/3，即安全允許振速土坯房等為1.7～3.3mm/s、一般磚房等為7～8mm/s。

現(xiàn)場進行了10次數(shù)據(jù)采集，綜合現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)旋挖鉆機施工振動頻率為5～44Hz，波速最大為0.6mm/s、最小為0.1mm/s，均未超過民宅類土坯房屋的安全允許振速1.7～3.3mm/s。當測點距離旋挖鉆機鉆頭中心45m時，測點未檢測到振動；并隨著鉆孔深度的增加，可以看出，對振動波速值的影響不大。

3　避免旋挖鉆機施工影響周圍環(huán)境的應對技術措施

雖然振動試驗數(shù)據(jù)的結果顯示沒影響周圍房屋的安全，但還是在力所能及的范圍內(nèi)，減輕周圍居民的心里感受，為進一步保證安全，采取主動措施，減小振動和噪音等。

表3　鉆孔深度8.0m測試數(shù)據(jù)

3.1盡量減小設備的振動措施

（1）設備定期檢查維護，定期和加大對旋挖鉆機保養(yǎng)的力度，每天定時檢查機械和部位的潤滑部位，及時加機油、保養(yǎng)以減輕機械傳動部位發(fā)生的振動。（2）盡量避免夜間施工，避免周圍居民有振動的心里感受。

3.2噪音控制措施

（1）旋挖鉆機現(xiàn)場按GBl2523—90《建筑施工場界噪聲限值》對噪聲進行控制，定期檢查。（2）對旋挖鉆機安裝消聲器并加強維修保養(yǎng)，降低噪音，對發(fā)出聲響的機械配件安裝時，采取輕取輕放的措施，（3）夜間禁止在居民區(qū)附近施工。

3.3揚塵防患及空氣污染防范措施

（1）施工場地必須定期灑水養(yǎng)護，避免產(chǎn)生揚塵；（2）對不符合尾氣排放標準的機械設備，限制使用。

4　結論

為了確保本次旋挖鉆機施工振動測試數(shù)據(jù)的準確性和代表性，在不同的施工地點進行了兩組測試，其測試方法、內(nèi)容及鉆孔深度等與之相同。通過兩組測試數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)旋挖鉆機施工振動頻率在4～35Hz之間，波速最大為0.4mm/s、最小為0.1mm/s，均未超過民宅類土坯房屋的安全允許振速 1.7～3.3mm/s。

通過對以上三組測試數(shù)據(jù)進行整理、計算、分析，并依據(jù)《爆破安全規(guī)程》和《建筑振動工程手冊》中的相關規(guī)定，結論如下：

寶蘭客專社棠渭河特大橋旋挖鉆機施工振動頻率在4～44Hz之間，波速最大為0.6mm/s、最小為0.1mm/s。根據(jù)爆破振動安全允許標準：振動頻率< 10Hz時，對于土窖洞、土坯房、毛石房屋的安全允許振速為5～10mm/s；一般磚房、非抗震的大型砌塊建筑物的安全允許振速為20～25mm/s；考慮到旋挖鉆機在鉆進過程中為連續(xù)振動，因此對振動安全允許標準適當降低，取標準值的1/3，即安全允許振速土坯房等為1.7～3.3mm/s、一般磚房等為7～8mm/s。而旋挖鉆機施工振速均未超過1mm/s，說明旋挖鉆機施工時引起的振動速度，在指定的區(qū)域內(nèi)均未超過民宅類土坯房屋的地表質點安全允許振速 1.7～3.3mm/s；當測點距離旋挖鉆機鉆頭中心45m時，測點未檢測到振動；同時鉆孔深度的增加，對振動波速值的影響不大，因此，旋挖鉆機施工振動不會對附近建筑物的安全造成影響，可以指導旋挖鉆機在建筑物附近的施工，即便是如此，項目部還是最大限度的采取各種措施，盡量減輕旋挖鉆機施工振動的幅度，減少噪音，為同類型施工項目做了積極有益的探索，加快了施工進度，避免了矛盾，減少了經(jīng)濟損失。

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