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建筑打桩振动对建筑物的损坏危害!打桩分析仪
发布时间:2021-02-23
在不利条件下,桩或板桩的安装可能会损坏建筑物或地面上的其他结构。通常,这种损坏归因于建筑物本身的振动。许多国家/地区都有评估建筑物振动损坏风险的国家或国际标准。由于这些标准通常是由工程师编写的,很少或根本没有岩土技术知识,因此地面的影响通常不了解振动传播和建筑物基础损坏的条件。另外,仅基于建筑物动力响应的破坏标准忽略了受岩土条件控制的破坏机制的重要性。一种潜在的重要损坏机制是建筑物下方的差异沉降,尤其是当建筑物位于松散的颗粒状土壤上时。当在岩土工程文献中寻求指导时,关于评估沉降风险的允许的地面振动水平的方法,几乎​​没有找到信息。

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于可归因于基础条件的建筑物损坏。在由于打桩和板桩打桩而引起的地面振动的情况下,差异沉降特别重要,因为地面振动会从源头相对较快地衰减。因此,建筑物的靠近振动源的部分下方的沉降可能比远处的距离明显更大。
 
对于在城市化地区普遍存在的松散可压缩土壤上的建筑物,桩通常是一种经济高效的地基解决方案。板桩通常用作深基坑的支撑。尽管通常通过冲击驱动来安装桩,但是振动器通常用于驱动(和抽出)板桩。重要的是要认识到冲击和振动驱动之间的根本区别。在冲击驱动过程中,桩承受短时间的应力波。驱动过程产生振动,该振动从桩的杆身和/或脚趾辐射到土壤中。应力波的强度越大,地面振动的动力和强度就越大。除了通常以粒子速度表示的振动强度外,振动频率也很重要。
 
在冲击打桩的情况下,不能通过改变打桩过程来控制地面振动的频率含量。相反,在振动驱动期间,该堆或板桩刚性地附接到振动器,该振动器以操作者可以选择和修改的频率垂直振动。可以调节现代振动器的频率和振幅,以实现最佳驱动,同时将对环境的影响降至最低。
 
但是,如果振动器以建筑物或建筑元件的共振频率或接近共振频率的频率运行,则会产生强烈的振动。这种放大作用可以通过“共振压实”来提高深层振动压实系统的效率。
 
当桩很容易地渗透到地下时,传递的振动强度会很低。但是,当遇到较稠密的土壤层时,振动会增加,而桩的穿透速度会降低。因此,地面振动取决于风险评估中需要考虑的岩土条件。在打桩的初始阶段,振动源将位于靠近地面的位置。但是,当桩深入地底时,振动源变得更加复杂。振动既可以从桩的脚趾发出,也可以沿着桩的轴发出。因此,在尝试预测地面强度时,岩土条件非常重要。
振动。重要的是要知道将驱动桩通过的坚硬土壤层的位置,因为它们可能引起强烈的地面振动。
 
振动对建筑物的损害
在评估由于打桩引起的振动对建筑物造成损坏的风险时,重要的是要确定要考虑的建筑物损坏的类型。此外,还必须认识到,损坏可能是振动的次要影响,也就是说,损坏可能是由于建筑物所在的土壤沉降造成的。建筑物及其地基的损坏可能与四种不同的损坏类别相关(请参见图1)。损坏类别I包括静态地面运动,该运动可能发生在深基坑附近。排水桩的安装也会引起升沉和侧向位移,从而可能损坏建筑物。静态土壤运动的另一个可能来源可能是相邻坡度或基坑开挖的振动触发运动,安全系数较低。II类损坏是由地面变形引起的。当波沿地面传播时,相邻建筑物的基础可能会经历大量的向上(下垂)和向下(下垂)运动。当建筑物的长度大约相当于波长的一半时,损坏的风险便最大。损坏类别III是由于地面震动引起的沉降。振动引起的沉降在松散的粒状土壤(例如沙子和淤泥)中最大。损坏类别III是由于地面震动引起的沉降所致。振动引起的沉降在松散的粒状土壤(例如沙子和淤泥)中最大。损坏类别III是由于地面震动引起的沉降。振动引起的沉降在松散的粒状土壤(例如沙子和淤泥)中最大。
差异结算比总结算更为关键。损坏类别IV包括由建筑物本身的动态影响引起的建筑物损坏,这是振动标准中通常考虑的唯一损坏类别。
 
在评估由于打桩引起的振动造成的损坏风险时,地面条件起着重要的作用(见图2)。一个例子是在松散的沙子或淤泥上的建筑物。如果建筑物建在未压实的粒状土壤上,并且该区域以前没有受到强烈的地面振动,则建筑物更容易遭受振动破坏。另一个案例是在斜坡上建立的建筑物,该建筑物已从斜坡上挖出材料并放置以创建水平地基。除非放置的填充物充分压实,否则填充物与下方的挖掘区域之间存在差异沉降的风险。
建筑会很高。另一个例子是一幢建筑物,该建筑物部分基于天然或填充的土壤,部分基于桩。基础刚度的不同会导致建筑物不同部分之间的运动差异。
 
振动引起的沉降
虽然大多数振动标准都针对地面振动对建筑物的影响,但很少有人认识到由于建筑物地基下方的地面沉降而可能造成建筑物损坏的潜在风险。地面震动造成的沉降风险主要存在于疏松的沙子和淤泥中。在其他土壤(例如软土)中,振动可能是造成振动的原因,但很少成为沉降的主要来源。由于打桩引起的地面振动而产生的沉降问题仅在少数出版物中得到了解决。需要指导文档,以便实践工程师可以用来评估定居风险。

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