地鐵地下連續(xù)墻成槽施工對(duì)長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址的振動(dòng)測(cè)試與分析

覃娟

【摘要】 橘子洲站成槽施工中產(chǎn)生的應(yīng)力波可能通過(guò)土層傳遞到長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址主體結(jié)構(gòu)，對(duì)舊址產(chǎn)生一定影響，基于長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址的敏感性和重要性，有必要對(duì)其在地鐵開(kāi)挖施工過(guò)程中的振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試研究，獲得重型機(jī)械工作時(shí)舊址主體結(jié)構(gòu)的速度（加速度）時(shí)程曲線及速度（加速度）峰值分布，掌握其振動(dòng)傳播規(guī)律和動(dòng)力響應(yīng)特征，進(jìn)而參照國(guó)家相關(guān)規(guī)定或標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址的振動(dòng)安全性。，

【關(guān)鍵詞】 沖擊鉆施工 頻率 速度

1.工程概況

橘子洲站位于湘江橘子洲島上，車站全長(zhǎng)138m，寬22.2m，深度28.06m。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用沖擊鉆成槽工藝，距離長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址水平向132.3m～155.2m。

長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址位于橘子洲南引橋旁，為一棟兩層樓房，海關(guān)公廨建于1911年，占地約800平方米，是舊中國(guó)半封建半殖民地的歷史的活化石?；陂L(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址的敏感性和重要性，有必要對(duì)其在地鐵成槽施工中長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址主體結(jié)構(gòu)的速度（加速度）時(shí)程曲線及速度（加速度）峰值分布，掌握其振動(dòng)傳播規(guī)律和動(dòng)力響應(yīng)特征，進(jìn)而參照國(guó)家相關(guān)規(guī)定或標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址的振動(dòng)安全性。

2.測(cè)試方法

2.1 測(cè)試設(shè)備及傳感器

本次振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)采用INV-306智能信號(hào)采集處理分析儀采集，傳感器采用中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所的941B和891兩種型號(hào)拾振器，放大器分別采用與傳感器相匹配的941型和891型放大器。

2.2 測(cè)點(diǎn)布置

根據(jù)本次測(cè)試的主要目的，為獲得長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址在橘子洲站施工振源作用下的最大響應(yīng)，本次測(cè)試在長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址的底層樓面、2層～4層承重墻或柱、頂層樓板上各布置了一個(gè)測(cè)點(diǎn)，各層測(cè)點(diǎn)位于同一投影點(diǎn)上，每個(gè)測(cè)點(diǎn)分別安裝一個(gè)豎向拾振器、一個(gè)SN向（即垂直于基坑方向）水平拾振器和一個(gè)EW向（即平行于基坑）水平拾振器。

2.3 測(cè)試工況

本次測(cè)試選擇在夜間、白天對(duì)其在橘子洲站成槽施工過(guò)程中的振動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集。由于建筑物的固有頻率會(huì)影響其對(duì)激勵(lì)的響應(yīng)，本次測(cè)試對(duì)長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址的環(huán)境激勵(lì)響應(yīng)也進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集。

為了更加準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)響應(yīng)，在振動(dòng)測(cè)試過(guò)程中對(duì)長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址一樓樓梯間既有的細(xì)絲裂縫進(jìn)行了跟蹤觀察。

3. 容許振動(dòng)分析指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)的確定

根據(jù)《古建筑防工業(yè)振動(dòng)技術(shù)規(guī)范》（GB/T 50452-2008），古建筑磚結(jié)構(gòu)的容許振動(dòng)速度按下表5-1采用。

根據(jù)上表確定長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址的容許振動(dòng)以水平向速度響應(yīng)v作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，并按同一高度、同一方向各測(cè)點(diǎn)速度時(shí)程最大峰峰值的一半確定，容許振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)定為：0.15mm/s。

4. 測(cè)試結(jié)果

數(shù)據(jù)采集及分析采用智能數(shù)據(jù)采集和處理軟件DASP V10進(jìn)行，測(cè)試時(shí)間：2010年7月9日～2010年7月12日。在數(shù)據(jù)分析前，對(duì)實(shí)測(cè)原始記錄信號(hào)進(jìn)行了去直流、帶阻濾波等處理。

4.1速度時(shí)程測(cè)試結(jié)果

周末長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址開(kāi)放且館前成槽機(jī)和沖機(jī)鉆同時(shí)作業(yè)時(shí)測(cè)得的地表各測(cè)點(diǎn)的速度，選取4、5樓數(shù)據(jù)進(jìn)行分析速度時(shí)程。橘子洲站連續(xù)墻施工時(shí)引起的長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址豎向最大速度響應(yīng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表6-1，SN水平向最大速度響應(yīng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表6-2，EW水平向最大速度響應(yīng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表6-3。

從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，在橘子洲站成槽施工過(guò)程，長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址的振動(dòng)響應(yīng)以豎向和SN水平方向?yàn)橹?，最大速度響?yīng)發(fā)生在第4層和第5層，測(cè)得的結(jié)構(gòu)最大豎向速度響應(yīng)為0.111mm/s，平均為0.101 mm/s，測(cè)得的結(jié)構(gòu)最大水平速度響應(yīng)為0.102 mm/s，平均為0.088mm/s。

4.2 頻率測(cè)試結(jié)果

周末長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址開(kāi)放，且館前成槽機(jī)和沖機(jī)鉆同時(shí)作業(yè)時(shí)，測(cè)量地表測(cè)點(diǎn)的頻率分布與樓層測(cè)點(diǎn)的頻率分布。在橘子洲站成槽施工時(shí)，測(cè)得的長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址的振動(dòng)響應(yīng)主頻統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表6-4，測(cè)得的地表振動(dòng)頻率統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表6-5。

從測(cè)度結(jié)果來(lái)看，橘子洲站成槽施工引起的地面振動(dòng)頻率大概在13.0Hz～22.4Hz范圍之間，長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址的振動(dòng)響應(yīng)主頻在9.2Hz～11.6Hz之間，通過(guò)低量級(jí)環(huán)境激勵(lì)響應(yīng)譜分析得到的長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址的固有頻率約為3.2Hz。

5. 結(jié)論

從本次測(cè)試結(jié)果來(lái)看：橘子洲站成槽過(guò)程中長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址最大速度響應(yīng)出現(xiàn)在第4層和第5層；橘子洲站成槽施工引起的長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址最大水平速度響應(yīng)為0.102 mm/s，平均為0.088mm/s，小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 50452-2008）規(guī)定的古建筑物容許振動(dòng)速度——0.15mm/s；橘子洲站成槽引起的地表振動(dòng)頻率在13.0Hz～22.4Hz范圍之間，長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址的振動(dòng)響應(yīng)主頻在9.2Hz～11.6Hz之間，與識(shí)別的長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址固有頻率——3.2Hz相差較遠(yuǎn)，不會(huì)引起結(jié)構(gòu)的共振；在測(cè)度過(guò)程中，長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址1樓樓梯間既有裂縫未出現(xiàn)擴(kuò)展。

綜合分析結(jié)果，可以評(píng)定單臺(tái)成槽機(jī)或沖擊樁測(cè)試條件下的橘子洲站成槽施工振動(dòng)對(duì)長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址的影響有限，在國(guó)家規(guī)定的古建筑防工業(yè)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生影響。

參考文獻(xiàn)：

（1）《古建筑防工業(yè)振動(dòng)技術(shù)規(guī)范》（GB/T50452-2008）.

（2）《機(jī)械振動(dòng)與沖擊 建筑物的振動(dòng) 振動(dòng)測(cè)量及其對(duì)建筑物影響的評(píng)價(jià)指南》（GB/T 14124-2009/ISO 4866）.

（3）《地基動(dòng)力特性測(cè)試規(guī)范》（GB/T 50269-97）.

（4）《場(chǎng)地微振動(dòng)測(cè)量技術(shù)規(guī)程》（CECS74-95）.

（5）《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3096-1993）.

（6）長(zhǎng)沙海關(guān)公廨舊址記錄檔案資料.