某樁基及路基施工振動對臨近房屋影響檢測與分析

余永生 （黟縣建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站，安徽 黃山 245500）

隨著我國建設(shè)工程的數(shù)量越來越多，規(guī)模越來越大，施工振動對周圍房屋造成損壞的事件也時有發(fā)生。目前，振源的種類主要分三類：一類是可以模擬再現(xiàn)的振源，如打樁、打夯、碾壓、錘擊等；另一類是不可以模擬再現(xiàn)的振源，如拆房、爆炸等；第三類振源處于兩者之間，如人工爆破，有時可以完全模擬再現(xiàn)，有時不可以模擬再現(xiàn)。

一般來說，房屋的振動損壞都是不可以完全模擬再現(xiàn)。第一種是在振動之前即開始介入鑒定，這種鑒定的難度低一點(diǎn)，在振動發(fā)生前，先了解振源的形式、特點(diǎn)和性質(zhì)，對房屋的現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)的檢測和記錄，并測定房屋的自振頻率和阻尼比。第二種是在振動完成之后才介入鑒定：這種振動損壞的鑒定工作難度較大。由于振動之前房屋的損壞情況不清楚，且未檢測房屋的動力特性，在振動過程中沒有跟蹤測試振源的振動情況和振動數(shù)據(jù)及檢測房屋的受振情況，只能檢測到房屋的振后損壞結(jié)果。本文以第二類振源的案例為基礎(chǔ)，分析該振源發(fā)生情況下的檢測要點(diǎn)。

1 工程概況

某道路橋梁施工過程中，橋梁基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。前期施工過程中，該工程灌注樁成孔采用旋挖鉆施工沉孔，因部位樁位鉆孔過程中遇到巖石層，鉆孔主要采用沖擊鉆成孔。另外，引橋基礎(chǔ)臨近路基施工過程中，因與相鄰房屋距離較近詳見圖1 所示，且臨近房屋多為上世紀(jì)90 年代的二層磚混結(jié)構(gòu)自建房屋。檢測前，臨近房屋周邊業(yè)主認(rèn)為該工程施工中產(chǎn)生的振動對相鄰房屋安全產(chǎn)生了不利影響。

圖1 引橋基礎(chǔ)與相鄰房屋圖

2 檢測范圍及內(nèi)容

2.1 檢測內(nèi)容

該工程檢測為振動完成之后才介入鑒定，振動損壞的鑒定工作難度較大。振動之前房屋的損壞情況不清楚，只能檢測到房屋振后的損壞結(jié)果。前期產(chǎn)生的振動未檢測房屋的動力特性，在振動過程中沒有跟蹤測試振源的振動情況和振動數(shù)據(jù)及檢測房屋的受振情況。本工程房屋大多為自建房，建設(shè)年代較早，此類房屋墻體粉刷空鼓、裝飾層老化、門窗洞口過梁變形、溫度及材料收縮開裂較為普遍。依據(jù)相關(guān)業(yè)主投訴內(nèi)容，結(jié)合我省類似工程檢測內(nèi)容，將具體檢測內(nèi)容分為三部分：第一部分是上部住宅承重墻體結(jié)構(gòu)裂縫調(diào)查及觀測點(diǎn)布置；第二部分是橋梁樁基施工（錘擊成孔）振動參數(shù)檢測；第三部分是橋梁與道路施工前、后既有裂縫比對。

2.1.1 承重墻體結(jié)構(gòu)裂縫調(diào)查及觀測點(diǎn)布置

本次業(yè)主投訴原因為相鄰施工造成的結(jié)構(gòu)安全性影響，因此檢測期間重點(diǎn)是對結(jié)構(gòu)安全存在影響的裂縫進(jìn)行檢測。因此，檢測現(xiàn)場將以承重墻體兩側(cè)對稱貫通裂縫作為檢測重點(diǎn)，具體關(guān)注以下幾類裂縫：明顯的受壓、受彎或受剪裂縫；縱橫墻連接處出現(xiàn)通長的豎向裂縫；承重墻體較大的貫穿性（墻體兩側(cè)同一位置）裂縫；其他顯著影響結(jié)構(gòu)整體性的裂縫。

前期（首次）檢測中對裂縫進(jìn)行統(tǒng)計并繪制裂縫圖，使用裂縫測寬儀對裂縫寬度進(jìn)行測量，并對測量位置進(jìn)行標(biāo)注、拍照。檢測中對有明顯端頭的裂縫端部進(jìn)行標(biāo)識、拍照。抽選部分裂縫粘貼石膏點(diǎn)見圖2 所示。前期裂縫調(diào)查目的為后期檢測提供裂縫初始狀態(tài)參考依據(jù)。

圖2 抽選部分裂縫粘貼石膏點(diǎn)圖

①裂縫長度標(biāo)記：用于裂縫長度觀測，在施工或其他干擾因素排除后，依據(jù)前期標(biāo)記判斷裂縫是否增長。

②石膏點(diǎn)：使用石膏或裝飾膩?zhàn)臃墼诹芽p處制作約1.5cm～3cm 石膏餅，裂縫擴(kuò)展會引起石膏點(diǎn)開裂。

③裂縫寬度讀數(shù)，用于裂縫對墻體構(gòu)件影響評定。

2.1.2 施工振動參數(shù)檢測

依據(jù)《建筑工程容許振動標(biāo)準(zhǔn)》（GB50868-2013）相關(guān)檢測要求結(jié)合現(xiàn)場條件，在檢測范圍內(nèi)選取具有代表性的相鄰建筑物，使用動態(tài)信號采集系統(tǒng)對橋梁樁基施工過程產(chǎn)生振動進(jìn)行檢測，檢測主要指標(biāo)為質(zhì)點(diǎn)速度和頻率。依據(jù)現(xiàn)場采集波形參考《建筑工程容許振動標(biāo)準(zhǔn)》（GB50868-2013）相關(guān)基礎(chǔ)施工容許值進(jìn)行分析，判定施工振動（短期）是否超出規(guī)范允許值。相關(guān)規(guī)范容許值詳見表1 所示。

振動“影響”規(guī)范限值條文 表1

2.1.3 房屋既有裂縫擴(kuò)展情況比對

待橋梁及道路施工完畢后，依據(jù)前期裂縫觀測結(jié)果對相關(guān)房屋裂縫進(jìn)行再次調(diào)查。主要工作內(nèi)容：裂縫數(shù)量是否增加；裂縫長度是否擴(kuò)展；裂縫石膏觀測點(diǎn)是否開裂，石膏點(diǎn)裂縫寬度測量。依據(jù)以上裂縫調(diào)查結(jié)果，對被測房屋裂縫擴(kuò)展情況進(jìn)行評定。

3 工程現(xiàn)場檢測

3.1 房屋的裂縫及損傷現(xiàn)狀調(diào)查

2020 年10 月期間派員前往工程現(xiàn)場，對該工程施工臨近的部分房屋裂縫及損傷現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)查，施工臨近的房屋均有不同程度開裂及滲漏現(xiàn)象，個別房屋地面存在下沉明顯，具體房屋既有損傷調(diào)查情況詳見圖3～圖6。

圖3 房屋既有損傷調(diào)查情況照片

圖4 房屋既有損傷調(diào)查情況照片

圖5 房屋既有損傷調(diào)查情況照片

圖6 房屋既有損傷調(diào)查情況照片

3.2 房屋裂縫觀測

在房屋裂縫及損傷現(xiàn)狀調(diào)查完成后的基礎(chǔ)上，每戶抽取部分有代表性的裂縫布置石膏觀測點(diǎn)，通過石膏觀測點(diǎn)在檢測周期中的變化情況，分析施工中產(chǎn)生的振動是否對房屋裂縫及損傷產(chǎn)生影響。分別于工程再次施工前、施工過程中及施工完成后（最后觀測日期為2020年12 月）分三個階段對石膏觀測點(diǎn)的狀態(tài)進(jìn)行了觀測。同時，在工程第一階段施工完成后，對臨近房屋是否再次產(chǎn)生裂縫及損傷情況進(jìn)行調(diào)查。對該房屋中共布置石膏觀測點(diǎn)196 個，在檢測期間有172 個石膏觀測點(diǎn)開裂，22 個石膏裂測點(diǎn)未開裂，2 個石膏裂測點(diǎn)被破壞，開裂比例為87.76%。另外，臨近的部分房屋進(jìn)行裂縫及損傷情況進(jìn)行了調(diào)查，其中多數(shù)房屋出現(xiàn)新的裂縫（多為門窗洞口處的斜向裂縫、縱橫墻之間及墻頂與樓板之間的脫開裂縫）及地面下沉等不同程度的損傷。

3.3 施工振動參數(shù)檢測

依據(jù)《建筑工程容許振動標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50868-2013）相關(guān)檢測要求及結(jié)合現(xiàn)場條件，分別選取在臨近的加油站及榨油坊房屋外墻根部地面安放拾振器，捕捉工程施工過程中房屋外墻根部地面處振動參數(shù)（質(zhì)點(diǎn)速度和頻率），依據(jù)現(xiàn)場采集波形參考《建筑工程容許振動標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50868-2013）中基礎(chǔ)施工容許值，判斷施工振動（短期）是否超出規(guī)范允許值。施工產(chǎn)生的振動在臨近加油站房屋及榨油坊房屋外墻根部處最大振動速度及頻率詳見表2及圖7～圖9。

振動最大振動速度及頻率表 表2

圖7 最大振動速度及頻率圖

圖8 最大振動速度及頻率圖

圖9 最大振動速度及頻率圖

2020年11月10日工程施工時實測臨近加油站及榨油坊房屋外墻根部產(chǎn)生的振動值（振動速度）分別為2.783mm/s 與1.874mm/s，為居住建筑規(guī)范容許值的98%與68%。相關(guān)業(yè)主反映檢測期間樁基施工設(shè)備與既往設(shè)備型號不符，成孔速度、落錘提升高度均低于前期，但檢測期間地面仍然有明顯振感。

4 結(jié)論

①本次工程施工臨近的39 戶房屋均有不同程度開裂及滲漏現(xiàn)象，個別房屋地面存在下沉明顯。在被測房屋中布置的石膏觀測點(diǎn)中，石膏裂測點(diǎn)開裂比例為87.76%。施工完成后，再次對裂縫及損傷情況進(jìn)行了調(diào)查，大部分房屋出現(xiàn)新的裂縫（多為門窗洞口處的斜向裂縫、縱橫墻之間及墻頂與樓板之間的脫開裂縫）及地面下沉等不同程度的損傷。

②施工時實測臨近的加油站及油坊房屋外墻根部產(chǎn)生的振動值（振動速度）分別為2.783mm/s 與1.874mm/s，為居住建筑規(guī)范容許值的98%與68%。相關(guān)業(yè)主反映檢測期間樁基施工設(shè)備與既往設(shè)備型號不符，成孔速度、落錘提升高度均低于前期，但檢測期間地面仍然有明顯振感。

③測房屋均為自建磚混房屋，附屬用房多為簡易磚瓦結(jié)構(gòu)，基本無抗震構(gòu)造措施（未設(shè)置構(gòu)造柱及圈梁等），房屋整體性及抗震措施較差，易受外界因素（如振動、水位變化等）影響，工程施工產(chǎn)生的振動對周邊建筑物結(jié)果存在明顯影響。