鋼板樁工程手冊(cè)打樁噪聲及振動(dòng)匯總

11章打樁噪聲及振動(dòng)概述樁技術(shù)較落后的狀況下確實(shí)如此還能削減噪聲和振動(dòng)。確保將打樁對(duì)四周建筑物的影響降至最低程度的同時(shí)而又能夠保證工程進(jìn)度噪聲和振動(dòng)掌握在人們可承受的范圍內(nèi)。區(qū)，如醫(yī)院四周、市區(qū)；沿線有易損電纜或管線以及接近周密計(jì)算機(jī)設(shè)備的地區(qū)，都將鋼板樁作為首選方案且避開了共振引起的板樁四周土體的猛烈振動(dòng)。沖擊打樁產(chǎn)生的嗓聲和振動(dòng)要比其他方法大很多，但是這種方法適用于任何類型的土方式也發(fā)生了變化，在過去的半個(gè)世紀(jì)中，沖擊錘的驅(qū)動(dòng)設(shè)備從蒸汽到柴油再到液壓驅(qū)動(dòng)。噪聲源封閉起來，以進(jìn)一步減小噪聲。選擇打樁方法之前，必需考慮場(chǎng)地周邊環(huán)境以及噪聲和振動(dòng)的要求，并不是每個(gè)場(chǎng)地本和工期。另外，也可以承受組合打樁法，例如，在環(huán)境要求嚴(yán)格的時(shí)段內(nèi)承受靜壓法，在要求不嚴(yán)格的時(shí)段內(nèi)用沖擊錘將板樁打至設(shè)計(jì)標(biāo)高。監(jiān)管指導(dǎo)當(dāng)?shù)乇O(jiān)管機(jī)構(gòu)可能會(huì)在打樁之前或打樁過程中制訂和執(zhí)行一些限制條款狀況發(fā)生，最好的方法是事先達(dá)成共識(shí)，同地方政府協(xié)商，達(dá)成“同意施工”的協(xié)議。5局部：鋼板樁》(EN1993-5-1998)對(duì)人們能夠忍受的振動(dòng)限值、建筑物稍微損害的標(biāo)準(zhǔn)給出了具體的建議EN1993-5中刪掉了，由于歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(CEN)認(rèn)為將其作為施工標(biāo)準(zhǔn)更適宜。盡管目前的英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)沒有對(duì)振動(dòng)或噪聲作出硬性限制，但是仍可參考以下三個(gè)英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)：英標(biāo)《建筑工地和露天場(chǎng)地的噪聲和振動(dòng)掌握標(biāo)準(zhǔn)S《建筑物振頻率為1～)對(duì)人影響的評(píng)定指南》S )《建筑物振動(dòng)測(cè)量和評(píng)定》(BS7385-1993)。打樁引起的振動(dòng)振動(dòng)影響感，即使只是一些稍微的振動(dòng)也會(huì)引起當(dāng)?shù)鼐用竦耐对V。由打樁振動(dòng)引起的有關(guān)建筑物損壞的報(bào)告很少見，英標(biāo)EN1993-5-1998、BS5228-4和BS7385-2中有關(guān)于這方面的指導(dǎo)，有助于避開建筑外表損傷。猛烈的地面振動(dòng)也可能會(huì)擾動(dòng)土體，造成斜坡不穩(wěn)定或松散飽和粒狀土壓實(shí)沉降。削減振動(dòng)的方法由地面振動(dòng)引發(fā)的問題可以通過以下方法避開：(1)事先打算，獲得允許施工的協(xié)議；(2)選擇最適當(dāng)?shù)拇驑稒C(jī)和打樁方法；將馬上進(jìn)展的施工內(nèi)容及持續(xù)時(shí)間預(yù)先告知居民，保證對(duì)他們的財(cái)產(chǎn)破壞降至最低程度；在施工前后進(jìn)展財(cái)產(chǎn)調(diào)查。經(jīng)過認(rèn)真規(guī)劃，選擇適合場(chǎng)地條件的打樁方法，就可以將打樁對(duì)環(huán)境的影響降至最低。進(jìn)展振動(dòng)監(jiān)測(cè)，就可以掌握振動(dòng)限值，提高打樁成功率。馬上停頓打樁，直到找出緣由并改進(jìn)為止。假設(shè)遇到地下障礙物就會(huì)導(dǎo)致猛烈振動(dòng)，可以承受以下方法避開這個(gè)問題：開挖至2～3m深，避開舊混凝土、磚塊、木樁根底或過去場(chǎng)地開發(fā)時(shí)遺留下來的地下設(shè)施；用水沖法松動(dòng)密砂；預(yù)先挖溝槽〔雖然開挖可能導(dǎo)致地面擾動(dòng)(4)預(yù)先鉆孔，使硬土變松散。振動(dòng)水平估量過去的20年中，施工單位、學(xué)校及科研機(jī)構(gòu)記錄了大量施工現(xiàn)場(chǎng)的地面振動(dòng)狀況，并將其歸納總結(jié)為閱歷公式，用來評(píng)估各種打樁方法的最大樁錘速度(ppv)及其近似的上限值(EN1993-5-1998)。這個(gè)公式為C WvC Wr式中：vppv，mm/s;C——與土體類型和樁錘有關(guān)的參數(shù)，表11.1EN1993-5-1998中建議的C值；／擊，或／周期〔振動(dòng)打樁機(jī)；r一作業(yè)點(diǎn)到所求點(diǎn)的水平距離，m。這里要特別強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，該公式給出的只是閱歷參考值，不是準(zhǔn)確值。EN1993-5-1998中建議的C值11.1打樁方法打樁方法地質(zhì)類型C格外堅(jiān)硬的黏土，密實(shí)粒狀格外堅(jiān)硬的黏土，密實(shí)粒狀的填土密填土土，有機(jī)土全部類型的土1.0沖擊式0.750.5振動(dòng)式0.7靜壓樁動(dòng)影響。振動(dòng)打樁機(jī) ．W(1W=1Nm/s)T/sNm/TJ/TEN1993-5C=0.7，BS5228C=1.0，優(yōu)先選前者。局部現(xiàn)場(chǎng)記錄顯示振動(dòng)打樁時(shí)往往會(huì)在振動(dòng)頻率較低的時(shí)候消滅振動(dòng)的上限值這是地面的共振響應(yīng)“無共振”振動(dòng)打樁機(jī)可以避開這種狀況。也有一些學(xué)[(，Holeyman(2023)]認(rèn)為相對(duì)于打樁過程中遇到的土體抗力，單位周期的錘擊能量對(duì)振動(dòng)的影響更小。 ’依據(jù)目前的理論水平，更合理的做法是依據(jù)EN1993-5的規(guī)定，在根本閱歷公式中承受能量／周期為單位。例11.1：承受振動(dòng)打樁機(jī)在中等密實(shí)的砂和礫石中打拔鋼板樁。打樁機(jī)的額定功率是120kW38Hzr=2mr=l0mppv。能量／周期=120000Nm/s)/38(T/sHz)=3160(J/T)C=0.7(EN1993-5)。r=2m時(shí)，有r=10m時(shí)，有

v=20mm/s-v=4.0mm/s入能量和頻率來適應(yīng)場(chǎng)地條件。沖擊錘沖擊錘的能量W是通過落錘自由下落的勢(shì)能損失(質(zhì)量×重力加速度×下落高度，或mgh)=mgh十存儲(chǔ)能量。單J／擊，1J=1Nm。11.2：用液壓落錘在中密黏土中擊打H3t0.8m，垂直度r=2m、5m20mppv。落錘能量=質(zhì)量×重力加速度×下落高度〔mgh〕=3000kg×9.8m/S2×0.8m=23250J(Nm)C=0.75r=2m時(shí) v=57mm/sr=5m時(shí) v=23mm/sr=20m時(shí) v=6mm/s估算的局限性的根底，或者是用于制訂打樁振動(dòng)的容許限值。振動(dòng)危害降至最低，包括振動(dòng)的強(qiáng)度及持續(xù)時(shí)間。11.2列舉了一些實(shí)際工程中地面振動(dòng)的例子。需要留意的是，振動(dòng)會(huì)發(fā)生很大的變化，即使是用同一個(gè)錘打同一根樁度、貫入土層、擊打精度、露出地面的高度、導(dǎo)向系統(tǒng)、與相鄰樁的連接、遇到的障礙物以ppv。場(chǎng)地質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)峰值速度記錄表

錘和板樁型號(hào)與板樁間距錘和板樁型號(hào)與板樁間距ppvppvppvppv氣壓錘，600N,U型樁，z=1600cm3/mBSP357,(3T),Z型樁z=2300cm3/mBSP357,(5t),H型樁MS35H，Z型樁z=2300cm3/m(m)(mm/s)(mm/s)(mm/s)(mm/s)28.67.217.018.085.62.98.28.4223.82.75.16.1210.67.7222554.55.04.86.1180.50.60.90.94104.525.926.91713.82.311.015373.31.01.23.5222286.83452.82.68.29.5161.51.72.32.5振動(dòng)的不利影響打樁過程中的地面振動(dòng)至少會(huì)造成四種不利影響，應(yīng)加以留意：(l)給人們的生活造成困擾；(2)對(duì)建筑物的外外表或構(gòu)造造成損害；(3)使松散粒狀土壓密沉降；(4)造成斜坡或開挖不穩(wěn)定。EN1993-5-1998BS5228-4-1992、BS6472-1992BS7385-2-1993中對(duì)前兩個(gè)方面的限制條件有明確規(guī)定。干擾人的正常生活地面振動(dòng)可能會(huì)引起一系列連鎖反響，從“稍微有感覺”到“感覺困擾”再到“擔(dān)憂”應(yīng)是環(huán)境、振動(dòng)時(shí)間及振動(dòng)強(qiáng)度等共同作用的結(jié)果，變化很大。8～80Hz的頻率范圍內(nèi)，人對(duì)振動(dòng)是最敏感的，ppv0.2mm/s時(shí)就能感覺到。BS6472給出了可能引起最小不良反響的根本振動(dòng)曲線以及振動(dòng)量值(VDV’s)在什么范圍可能會(huì)被投訴(VDV’s考慮了振動(dòng)時(shí)間)，據(jù)此推出的振動(dòng)等級(jí)均較低。應(yīng)當(dāng)指出的是，標(biāo)準(zhǔn)只是推測(cè)發(fā)生不良反響的可能性，不具備法律效應(yīng)。對(duì)于常規(guī)的打樁操作，人的耐振動(dòng)指數(shù)應(yīng)參考表113，該表摘自EN1993-5，考慮振動(dòng)值時(shí)，周邊場(chǎng)地的振動(dòng)水平也不能無視。人的耐振動(dòng)限值11.3D(天)D≥16≤D≤2626≤D≤78一級(jí)1.51.31.0二級(jí)3.02.31.5三級(jí)4.53.82.0注：1.一級(jí)以下的振動(dòng)是可以承受的；二級(jí)以下的振動(dòng)在預(yù)先告知的狀況下是可承受的；三級(jí)以上的振動(dòng)是不能承受的。2．上述數(shù)值的前提是每個(gè)工作日4h 的振動(dòng)時(shí)間。對(duì)不同的振動(dòng)時(shí)間，V T T42 r cV ，這里，TV T T42 r c

是每天的暴露在振動(dòng)中的時(shí)間，單位為h。tc r c3．除了醫(yī)院、周密試驗(yàn)室和圖書館這些振動(dòng)強(qiáng)度最大只能到0.15mm/s的地方，其他場(chǎng)地都可以利用上表中的限值作為參考。損害構(gòu)造〔微小裂縫后都應(yīng)進(jìn)展調(diào)查，記錄下建筑物上的全部缺陷。BS5228-4-1992BS7385-2-1993ppv會(huì)引發(fā)間歇性的地面振動(dòng)，因此視為瞬時(shí)振動(dòng)，振動(dòng)打樁時(shí)地面振動(dòng)是連續(xù)的，連續(xù)振動(dòng)ppv50%。11.1BS5228BS7385規(guī)定的民用和工業(yè)建筑的間歇振動(dòng)閾值。BS7385規(guī)定的振動(dòng)閾值比88的振動(dòng)閾值最大可降低。當(dāng)4倍的建議振動(dòng)閾值時(shí)，可能會(huì)發(fā)生構(gòu)造破壞。ppv相互作用，可極大地削減地面振動(dòng)。但是，柔性框架構(gòu)造會(huì)隨被動(dòng)干擾波晃動(dòng)。此外，假設(shè)建筑物的頻率和振動(dòng)頻率相近，厚度較薄的懸空扳會(huì)將動(dòng)態(tài)擾動(dòng)放大。BS5228建議將砌體擋土墻的ppv值掌握在底部為l0mm/s，頂部為40mm/s，同時(shí)也規(guī)定了地下設(shè)施的ppv限值30mm/s15mm/s，對(duì)于年月較長(zhǎng)遠(yuǎn)的下水道要削減20%～50%。11.4EN1993-5，可以看出表中的數(shù)值較為保守，在肯定程度上降低了建筑物受損的概率。建筑物的振動(dòng)限值

11.4建筑物類型建筑物類型最大樁錘速度(mm/s)遺跡、保護(hù)建筑連續(xù)振動(dòng)2瞬時(shí)振動(dòng)4住宅510商業(yè)區(qū)1020重工業(yè)1530地下設(shè)施2540振密沉降BS7385-2-1993指出，振動(dòng)能使松散粒狀土變密實(shí)，從而導(dǎo)致差異沉降。有工程顯示當(dāng)0.2～0.4gl0m深度范圍內(nèi)的松散粒狀飽和土在長(zhǎng)時(shí)間的振5m化。當(dāng)振動(dòng)加速度超過1g時(shí)，在緊鄰建的底板或墻體處拔樁以及振動(dòng)水力充填物時(shí)，最有可能引起振密沉降。邊坡失穩(wěn)關(guān)于這個(gè)問題，幾乎沒有相關(guān)參考資料。圖11.2對(duì)粒狀土的滑動(dòng)進(jìn)展了簡(jiǎn)潔分析，給出了抗滑移安全系數(shù)：F=抗滑力／下滑力或F= tan/tan (11.2)式中：——土的內(nèi)摩擦角；——斜坡傾角。假設(shè)在斜坡上施加一個(gè)瞬時(shí)的垂直加速度，抗滑力和下滑力會(huì)增大一樣的幅度，因此，度，那么安全系數(shù)就降低了。例如：假定土體的質(zhì)量是W，水平加速度；0.1g，所以水平力=0.IW下滑力=Wsin0.1cos200.34W0.43W27%。351.91.5。打樁產(chǎn)生的噪聲噪聲的影響噪聲會(huì)在打樁過程中以鋒利的重復(fù)脈沖或嗡嗡聲的形式消滅噪聲，避開對(duì)聽力造成干擾和損害。減小打樁噪聲靜力壓樁機(jī)壓樁產(chǎn)生的噪聲可無視，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的噪聲也很低，可以將柴油發(fā)動(dòng)噪聲，與以前的設(shè)備相比也安靜很多。選用適宜的打樁錘和樁墊，可以顯著降低噪聲。良好的施工方法振動(dòng)打樁或沖擊錘打樁時(shí)；可以承受下面介紹的方法降低噪聲。 ‘的地方。打樁錘擊打在鋼板樁上時(shí)產(chǎn)生的噪聲特別大，可以使用木墊或塑料墊板降低噪聲，還可以在樁錘外包裹減噪外殼。架之間使用木楔，也可以使用吸聲材料。5～l0dB。噪聲等級(jí)評(píng)估w噪聲等級(jí)是噪聲功率的函數(shù)，L 是設(shè)備外表〔錘或樁〕的氣壓波動(dòng)，用dB表示，到聲w源的距離用R表示。單個(gè)工作日的等效連續(xù)A聲級(jí)L

aeq

可以通過以下公式求出：Laeq

L20lg(R)8dB(A)w打樁設(shè)備的功率可以從生產(chǎn)廠家獲得，沖擊錘擊打鋼板樁或H型樁時(shí)的噪聲范圍為120～135dB。罩碰——包括減噪的外殼——最多可以將噪聲削減10dB。靜壓打樁時(shí)只有發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生低弱的噪聲，因而可以無視。表11.5列舉了打樁時(shí)記錄的一些噪聲等級(jí)。打樁時(shí)記錄的噪聲等級(jí)舉例設(shè)備類型級(jí)設(shè)備類型級(jí)L〔dB〕wl0mL〔dB〕wL〔dB〕ww液壓沖擊錘振動(dòng)打樁機(jī)NCK吊車BS5228的例題L〔dB〕HPH1200/240097@4m9080HH357-9BSP9585HHl.5DA95@12m9787PTCCity15HF193@3m7361ICE21691@7m8774ICE41680@7m7765ICE81597@7m9483日本靜壓樁75@1m5545動(dòng)力設(shè)備90@1m7060低轉(zhuǎn)速71@2m5747高轉(zhuǎn)速83@2m6959雙動(dòng)空氣錘(5.4kNm)13410696(3t)987060液壓下落(60kNm)1219383以下是關(guān)于噪聲等級(jí)的一些計(jì)算：w11.3：沖擊錘擊打鋼板樁，Lw

=135dB2m、l0m、20m,50m處的L

。aeqL

aeq

L20lg(R8dBA))得wLaeq

=135-20lg(R)-8aeq當(dāng)R=2m時(shí) L =135-6-8=121dB(A)aeqaeq當(dāng)R=10m時(shí) L =107dB(A)aeqaeq當(dāng)R=20m時(shí) L =101dB(A)(留意，距離加倍，噪聲削減6dB)aeqaeq當(dāng)R=50m時(shí) L =93dB(A)aeqaeq假設(shè)一個(gè)工作日的10%～50%的時(shí)間都在打樁，就可以略微降低L 〔留意，由于對(duì)數(shù)aeq關(guān)系，縮短工期對(duì)降低L

1aeq1

影響很小。這一點(diǎn)可以通過計(jì)算驗(yàn)證：L=10lg{ (taeq T 1

10L/10)}1L式中：——全部施工時(shí)間都在打樁時(shí)的噪聲等級(jí)； 、1L1t——打樁時(shí)間；t1T——總的施工時(shí)間。aeqaeq例11.4：假設(shè)距離10m處，噪聲等級(jí)L =107dB(A)，參照前一個(gè)例子，將打樁時(shí)間限制為工作日的50%，重計(jì)算后的L 變?yōu)閍eqaeqLaeq

=10lg{0.51107/10}=104dB(A)削減了3dB，這個(gè)結(jié)果和前面推測(cè)的是全都的。L L L t t L L L t t 1 2 3 l 2 3依據(jù)下面這個(gè)開放計(jì)算：1L=10lg{ (t1aeq T

10L/10+t

10L222

/10+t

10L333

/10)}111.5：假設(shè)有三種產(chǎn)生噪聲的操作，表11.6列出了三種噪聲的持續(xù)時(shí)間及強(qiáng)度。1累積噪聲源操作Lw操作LwdB打樁時(shí)間%Laeq單個(gè)操作的Laeq累計(jì)Laeq113020%1029597212630%9393312040%9292注：①按原始公式計(jì)算。L依據(jù)上式進(jìn)展累積 的計(jì)算：LaeqLaeq

=10lg(0.21102/10+0.31093/10+0.41092/10)即Laeq

=10lg(0.21102/10