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摘要：静压预应力管桩由于爆桩产生的地表振动会对工地周边既有建筑的结构安全产生影响。本文依据《爆破安全规程》（GB6722-2014）的振动衰减模型，通过现场试验确定各参数取值，得到适合施工现场的振动衰减公式，并对实例中周边既有建筑的安全进行评价。
关键词：爆桩；振动安全允许距离；线性回归分析；既有建筑影响
随着社会对建筑工程施工的要求越来越高，静压预应力管桩以其独特的无噪声、施工效率高、工期短、成桩质量可靠等优点得到了广泛的应用。越来越多的大中型项目的基础工程采用静压预应力管桩，但在具体施工过程中由于种种原因，管桩常常发生爆桩，即管桩桩身在抱压力的作用下破碎而无法继续施压。爆桩不仅仅对施工单位造成经济损失，延误工期，如果产生的振动过大，甚至会影响工地周边既有建筑的安全，造成纠纷。目前对预应力管桩爆桩的研究主要为管桩发生爆桩的原因和防治措施[1，2，3，4]，以及根据管桩与周围土体的连续条件，通过数值模拟分析，得到大直径管桩在粘弹性分层土体中的竖向动力响应[5]。本文依据《爆破安全规程》（GB6722-2014）[6]的振动衰减模型，通过现场试验确定各参数取值，得到适合本场地的振动衰减公式，并以此对实例中周边既有建筑的安全进行评价。
1.工程概况
某工程拟建地上五层框架结构建筑，采用PC400、PC500静压预应力混凝土管桩。桩号1GA250为PC400AB（95）管桩，设计桩长35米，竖向抗压极限承载力应为250-255T。管桩压送到离设计桩顶标高差1.78m时，压力值靠近250T左右，操作人员认为未到设计要求而继续加压，希望将桩送至设计要求标高。桩机显示压力为260T左右时管桩发生爆桩，桩顶标高回弹了约1.25m。爆桩发生后，工地西边20幢民宅内居民普遍感觉到地表振动，并且由于担心地表振动影 响到房屋安全而与施工方发生纠纷。
工地西边20幢民宅统一建于1993年，4层砖混结构，房屋养护状况较差，其中距离爆桩孔最近约32m，最远约100m。
2.爆桩的振动影响范围计算原理
液压静力压桩机对预应力管桩做功，其中一部分能量转换为管桩的应变能，而在管桩破裂后，部分应变能以地震波的形式释放出来。目前，地震波引起的地面振动对房屋的影响评价规范主要为《爆破安全规程》（GB6722-2014），而该规范以炸药量为参数建立振动衰减模型。炸药是通过将部分内能转换为动能，从而产生地震波，其能量转换过程与爆桩不同。因此，为使用《爆破安全规程》（GB6722-2014）中的振动衰减模型，需考虑将应变能转换为炸药量。为了保证计算结果偏于安全，在能量转换过程中按最不利的情况考虑，压桩机对预应力管桩做功全部转换为管桩的应变能，并在管桩破裂过程中一次性全部释放。最后，再按能量等价的原理将管桩破裂释放的能量转换为炸药量，并按公式1进行计算得出振动安全允许距离。
（公式1）
图1 强夯振动测试峰值速度一次线性回归分析曲线图
Fig.1 Linear regression analysis curve for the peak velocity of Dynamic compaction
根据1GA250桩施工记录，按最不利原则考虑，M=260t，ε=1.25m，D=0.4m，d=0.21m，l=35m， =1.5cm/s。按公式1至公式3计算得到爆桩的振动安全允许距离R＝16.81m。
数据分析可知爆桩孔与民宅的最小距离32m大于最不利情况下保护民宅的振动安全允许距离16.81m。最后，对工地西侧20户民宅进行入户调查发现，各承重构件均无结构性损伤。因此工地西侧既有建筑的振动影响烈度不超过Ⅴ度。
3.结论
为避免爆桩事故再次引发纠纷，建议采取以下措施：
（1）施工方加强现场施工操作中的压力控制。靠近附近居民区60m以内管桩施工过程中的设计规定压力值（PC400AB（95）< 250T；PC500AB（100）<350T），作为送桩控制标准，并用钢管作为送桩管，这样造成少部分桩可能达不到设计桩顶标高，需开挖后截桩。
（2）施工方亦加强现场管桩外观检查及施工吊桩过程中杜绝人为损伤，发现问题管桩坚决予以不用。
（3）建议在工地西侧民宅布置振动监测点，得到爆桩对民宅的实测峰值振动速度和主振频率，为分析静压预应力管桩爆桩的振动衰减公式积累原始数据。
参考文献
[1]伍秀群，汤宁斌，曾夏生.静压桩爆桩的原因分析与防治[J].山西建筑，2009，33（35）：138-139.
WU Xiuqun，TANG Ningbin，ZENG Xiasheng.Analysis of reasions for explosion in static piles and its prevention[J].SHANXI ARCHITECTURE，2009，33（35）：138-139.
[2]Chang-jie Zheng，Han-long Liu，Xuan-ming Ding，Hang Zhou.Vertical vibration of a large diameter pipe pile considering transverse inertia effect of pile[J].Journal of Central South University，2016，23（4）：891-897.
[3]GB6722-2014.爆破安全规程[s].北京：中国标准出版社，2015.
第一作者 袁金华 男，硕士，工程师，出生于1983年8月
论文作者:袁金华,王晋,杨亮波
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第11期
论文发表时间:2017/10/12
标签：管桩论文; 预应力论文; 静压论文; 民宅论文; 工地论文; 建筑论文; 公式论文; 《建筑学研究前沿》2017年第11期论文;