探究港口工程地基处理中的强夯振动效应

【摘要】处理地基最常用的的一种方法就是强夯法，想要制约强夯法，通常是应用强夯施工中的振动。本文通过结合一个港口工程在处理地基时强夯振动的例子，简要介绍强夯法在地基处理时产生的振动在土中的传播情况和衰减规律，并且提出强夯振动给周围环境和人身带来不良影响的情况下，施行安全管理的一些措施和建议，希望对相关人员有所借鉴。

【关键词】港口工程；地基；强夯；振动效应；施工管理

强夯法在地基的加固方面具有很多明显的优点，例如设备简单、经济易行、适用范围广、工期短、节省材料、效果显著等。同时也不能忽视其缺点：施工时容易对周围工作、生活或生产的一些环境或者建筑物产生不好的影响，人们相当关注。这种影响就是振动效应，即因为强夯振动所产生的环境效应。在评价强夯振动效应时，首先掌握和了解在不同场地和施工的条件下，强夯振动所带来的影响范围和因距离所产生的衰减规律至关重要。本文以一个港口工程为例，分析其强夯效应的一些特点，并研究土体的振动特性以及传播和衰减的规律，讨论这种振动的影响，提出在安全施工中一些有益的建议。

1研究强夯振动时产生的衰减规律

施工时落锤夯击的一刹那产生的强大冲击力（即振源）就是强夯，它是一种电源振动，具有冲击式的特点。这种冲击力会使锤底周围的一些土体颗粒发生强烈的振动，然后周围的土体颗粒也跟着振动，还将依次传播向外产生波动，扩散能量。而这种振动也会逐渐衰减，因为有地基土的材料阻尼以及振波的几何阻尼。而振幅（强度）、持续时间和频谱是用来描述振动的主要3个参数，被称为振动的三要素。关注地面振动的强度就是研究强夯振动衰减的主要方向，这个强度也就是振幅，它是质点振动时速度、加速度和位移这三者其中之一的最大值、峰值或者有效值。振幅在强夯地面振动中是与夯击观测点的距离成反比的，夯检距越大，振幅越小。如表1，很清晰明了地表现了质点的位移和距离这种反比的几何衰减规律。振源距离r越大，振幅A越减小。而图1是一个场地实际测量的距离和地面振幅的关系图。由这幅曲线图可以知道：（1）振幅随着夯点的距离近而变大。振动是在夯点距离近的地方最强烈，距离增大的时候，振幅就会快速减小；（2）夯击次数越大，振幅越大，增量逐渐减少，这说明土的厚度因夯击次数的增大而逐渐提高；（3）振动的竖向和水平两个方向的变化差别很小。

2 施工安全管理的重要性

通过对某港口地质、测试仪器与测点布置等进行测试，能够查明强夯振动效应产生的能量是沿着水平方向在逐渐衰减的，这种规律能够为在港口工程中设防海堤提供一个最小的安全距离。同时也监测了强夯锤击时产生的能量是在垂直方向上呈现衰减规律的，这就方便了解强夯锤击产生的能量对地层深度和程度的影响情况。而在这种施工过程中，加强设备与工作人员的安全管理也是至关重要的，由于强夯振动效应可产生一些影响，比如对相邻的建筑物、周边道路、地下设施等周围环境都可能产生程度不尽相同的危害。除此之外，它对正在施工的作业人员也会产生一定的影响：例如这种强烈的振动容易对人的消化系统产生一定的损害，也容易使人体肌肉的活动能力有所降低，让视力逐渐衰弱等，这些都是对人生理上产生的不良影响；还有可能对人的心理上有一种冲击，例如容易让人产生疲倦，强烈的振动还有可能让人的心情慌乱，甚至严重到对工作产生了厌恶的情绪，这些都是一种极其恶劣的影响，会降低工作效率。因此在强夯振动效应产生中，安全的施工管理应该具有一个重要的地位。

3 施工安全管理措施

3.1特殊天气时合理安排作业

恶劣天气是不利于安全施工的，例如下雨可能导致土质松软，这时强夯振动作业就可能会导致翻车事故，尤其在港口工程中，离海距离较近，安全隐患更大一些。所以如果在雨后施工，就不能在低洼处或者没有夯实的虚土上进行作业，并且还要有一个试吊的过程，使夯锤吊起离开地面，往返或者左右反复起落几次，保证稳妥后才能继续强夯作业；如果有大风、雾霾、大雾、扬沙等天气，这时就会出现能见度低的情况，应该马上停止施工，用来保证工作人员的安全；如果是有打雷暴风雨的天气，由于强夯机是没有避雷设施的，更要及时疏散施工人员，保证其安全。因天气对港口施工影响较大，所以提前关注天气预报和降雨等情况，对其进行合理的安排，有计划地进行生产格外重要。

3.2做好减振措施，降低对周围建筑物的影响

在强夯振动施工中，一个突出的问题是对周围建筑物的地下管线会有一定的影响，对于强夯振动所带来的影响评价目前还并不成熟，所以从安全管理的视角来看，施工前一定要做好强夯振动带来危害的评估。可以根据周围建筑的实际情况，并结合目前一些研究成果和出台的规范，制定好施工时能够尽量减少影响的安全距离，并且做好一些减振措施。

3.3轮流换岗作业模式减少共振

由于垂直的振动能够影响坐着的人，水平振动能够影响站立的人这个原理，那么这种强夯振动效应就可能引起人们的共振，对于人们是一种不良的影响。由于这种强夯作业不能避免产生振动，那么就需要作业人员实行轮流换岗的这种作业模式来进行生产，特别是测量工和挂钩工这种工种，尽量降低他们受到振动的影响，从而保证他们的身心健康，安全施工。

4结论

本文通过对港口工程中强夯振动在处理地基施工中的一些实测和分析，阐述了强夯振动的衰减规律，并分析了港口施工中在地基处理中强夯振动效应所带来的一些影响，提出在此种情况下安全施工的一些措施，希望有利于相关企业在强夯施工时能够减小事故发生的频率，做好安全生产管理工作。

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