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摘要：本文着力于阐述桥梁桩基复合地层施工中振动测试的必要性以及复合地层桥梁桩基施工振动特性分析，结合某高速公路桥梁桩基施工的具体情况，对桥梁桩基冲击钻孔施工过程产生的振动进行了试验分析，确保施工顺利，为周围建构筑物的破坏评估提供可靠的数据。
关键词：桥梁桩基 复合地层 施工振动 测试分析
中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2012)1(c)-0104-02
1 复合地层及桥梁桩基施工振动测试的作用
1.1 复合地层特性
复合地层由两种或两种以上不同地层组成，且这些地层的岩土力学、工程地质和水文地质等特征相差悬殊的地层组合。复合地层的组合形式是非常复杂多样的，但总的来说可分为三种：一种是在断而垂直方向上不同地层的组合；一种是在纵向方向上不同地层的组合；第三种是上述两者交叉出现。最典型的垂直方向上的复合地层就是所谓“上软下硬”地层。及上部是松软的土层，而下部是坚硬的岩石地层。本文的研究主要针对上软下硬方式组合的复合地层。
1.2 桥梁桩基施工振动测试的作用
桥梁桩基冲击钻孔施工往往是一个强迫振动过程，振动波向四周辐射，形成了振动影响场，对邻近建构筑物以及人们的正常工作、生活造成影响。因此，在桥梁桩基施工过程中，应加强对桩基施工振动进行综合、系统的测试，为工程的顺利进行保价护航。对桥梁桩基施工振动测试具有以下几方面的作用：(1)依靠现场测试提供动态信息反馈来指导施工全过程；(2)对周围建构筑物的破坏评估提供可靠的数据；(3)可及时发现和预报险情的发生及发展程度，为及时有效地采取安全补救措施充当耳目。(4)积累数据资料，为类似工程提供参考。
2 复合地层桥梁桩基施工振动特性分析
在桥梁桩基冲击钻孔时，地下某处会产生间隔较短的瞬间激振，地层中各质点因受迫振动而以波动的形式从振源经地层半空间向外传播，在振源区以体波为主，到达一定的距离后而波变成了主导波。在各地层质点受追振动时，土体单元承受蓿正应力应变和剪应力应变，实际体系可视为具有单位截面积高度的土柱所构成的离散体系。假定整个土体质量集中于该层中自上而下的若干离敞点，当土体中某一单元激振时产生能量不同的振动，其地下振动的工程特性常以振动振幅、频谱和持时来表示，它与地层结构、振源机制及介质的动力特性有关。当振动超过某一限制时，地层土体所受的瞬间地振动荷载超过其本身的极限值，而使地基基础失稳，从而危及周围建构物的安全，甚至直接危及生命和财产安全，因此，必须对桥梁桩基复合地层中施工产生的振动进行强有力的测试。
3 工程实例分析
3.1 工程概况及地质条件
本文振动试验选择在地处复合地层的某高速公路一座主线桥进行。该桥梁基础设计为钻孔灌注桩基础；设计桩长24m，桩直径1.8m，采用CZ60冲击钻钻孔施工。CZ60冲击钻钻机，锤重5.3吨，震动影响半径为7m。
该桥址场区属河床阶地区，地形略有起伏，河床堆积亚砂土，卵石土、漂石土，厚度9～24.5m。下伏燕山期花岗岩，节理裂隙较发育，岩石较完整，场区内无不良地质现象。其地质情况如表1所示。
从图5可以看出，桩基掘进深度不同，即桩基所处的地层不同时，地面质点振动速度由近及远的衰减规律相似，都是在10m范围之内衰减较快，10m之外衰减相对较慢，但在卵石土、强风化花岗岩地层中整个振动速度均比在弱风化花岗岩、微风化花岗岩地层中衰减快。当桩基从强风化花岗岩地层(H=14.0m)掘进到弱风化花岗岩地层(H=17.7m)中时。测点的振动速度出现了明显波动，产生了较大衰减。
(2)冲击能量对地面质点振动影响分析
通过在四种不同地层中冲击施工时，改变冲击锤提升高度来获得不同的冲击能量，分析冲击能量的变化对测点振动速度的影响。由于在四种地层中，不同冲击能量施工时，测点振动速度变化规律均相似，本文选择在强风化花岗岩地层中即桩基掘进深度14.0m时进行试验，分析不同冲击能量下，测点振动速度变化规律，在试验中每组试验分别测试了5-8组数据，取其平均值，得到各测点振动速度如表2所示，振动速度随冲击锤提升高度变化曲线如图10所示。
从上图可以看出，冲击锤提升高度不同，即冲击能量不同时，同一测点振动速度随冲击能量的增加而增加，整个衰减规律相似，在近距离范围内测点的振动速度衰减较快，到10m左右，振动速度衰减变缓。
4 结语
(1)桥梁桩基冲击钻孔施工往往是一个强迫振动过程，振动波向四周辐射，形成振动影响场，对周围环境易造成影响，通过现场测试可以为周围建构筑物的破坏评估提供可靠的数据。(2)影响桥梁桩基冲击钻孔振动的因素众多，其中地层结构的影响较突出，通过地层结构对地面质点振动影响分析可知，桩基从强风化花岗岩地层掘进到弱风化花岗岩地层时，地面质点的振动速度出现了明显波动，产生了较大衰减。(3)复合地层中桥梁桩基冲击施工时，不同冲击能量下，地面质点振动速度近距离范围内衰减较快，同一质点竖直振动速度随冲击能量的增加而增加。
关键词：桥梁桩基 复合地层 施工振动 测试分析
中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2012)1(c)-0104-02
1 复合地层及桥梁桩基施工振动测试的作用
1.1 复合地层特性
复合地层由两种或两种以上不同地层组成，且这些地层的岩土力学、工程地质和水文地质等特征相差悬殊的地层组合。复合地层的组合形式是非常复杂多样的，但总的来说可分为三种：一种是在断而垂直方向上不同地层的组合；一种是在纵向方向上不同地层的组合；第三种是上述两者交叉出现。最典型的垂直方向上的复合地层就是所谓“上软下硬”地层。及上部是松软的土层，而下部是坚硬的岩石地层。本文的研究主要针对上软下硬方式组合的复合地层。
1.2 桥梁桩基施工振动测试的作用
桥梁桩基冲击钻孔施工往往是一个强迫振动过程，振动波向四周辐射，形成了振动影响场，对邻近建构筑物以及人们的正常工作、生活造成影响。因此，在桥梁桩基施工过程中，应加强对桩基施工振动进行综合、系统的测试，为工程的顺利进行保价护航。对桥梁桩基施工振动测试具有以下几方面的作用：(1)依靠现场测试提供动态信息反馈来指导施工全过程；(2)对周围建构筑物的破坏评估提供可靠的数据；(3)可及时发现和预报险情的发生及发展程度，为及时有效地采取安全补救措施充当耳目。(4)积累数据资料，为类似工程提供参考。
2 复合地层桥梁桩基施工振动特性分析
在桥梁桩基冲击钻孔时，地下某处会产生间隔较短的瞬间激振，地层中各质点因受迫振动而以波动的形式从振源经地层半空间向外传播，在振源区以体波为主，到达一定的距离后而波变成了主导波。在各地层质点受追振动时，土体单元承受蓿正应力应变和剪应力应变，实际体系可视为具有单位截面积高度的土柱所构成的离散体系。假定整个土体质量集中于该层中自上而下的若干离敞点，当土体中某一单元激振时产生能量不同的振动，其地下振动的工程特性常以振动振幅、频谱和持时来表示，它与地层结构、振源机制及介质的动力特性有关。当振动超过某一限制时，地层土体所受的瞬间地振动荷载超过其本身的极限值，而使地基基础失稳，从而危及周围建构物的安全，甚至直接危及生命和财产安全，因此，必须对桥梁桩基复合地层中施工产生的振动进行强有力的测试。
3 工程实例分析
3.1 工程概况及地质条件
本文振动试验选择在地处复合地层的某高速公路一座主线桥进行。该桥梁基础设计为钻孔灌注桩基础；设计桩长24m，桩直径1.8m，采用CZ60冲击钻钻孔施工。CZ60冲击钻钻机，锤重5.3吨，震动影响半径为7m。
该桥址场区属河床阶地区，地形略有起伏，河床堆积亚砂土，卵石土、漂石土，厚度9～24.5m。下伏燕山期花岗岩，节理裂隙较发育，岩石较完整，场区内无不良地质现象。其地质情况如表1所示。
从图5可以看出，桩基掘进深度不同，即桩基所处的地层不同时，地面质点振动速度由近及远的衰减规律相似，都是在10m范围之内衰减较快，10m之外衰减相对较慢，但在卵石土、强风化花岗岩地层中整个振动速度均比在弱风化花岗岩、微风化花岗岩地层中衰减快。当桩基从强风化花岗岩地层(H=14.0m)掘进到弱风化花岗岩地层(H=17.7m)中时。测点的振动速度出现了明显波动，产生了较大衰减。
(2)冲击能量对地面质点振动影响分析
通过在四种不同地层中冲击施工时，改变冲击锤提升高度来获得不同的冲击能量，分析冲击能量的变化对测点振动速度的影响。由于在四种地层中，不同冲击能量施工时，测点振动速度变化规律均相似，本文选择在强风化花岗岩地层中即桩基掘进深度14.0m时进行试验，分析不同冲击能量下，测点振动速度变化规律，在试验中每组试验分别测试了5-8组数据，取其平均值，得到各测点振动速度如表2所示，振动速度随冲击锤提升高度变化曲线如图10所示。
从上图可以看出，冲击锤提升高度不同，即冲击能量不同时，同一测点振动速度随冲击能量的增加而增加，整个衰减规律相似，在近距离范围内测点的振动速度衰减较快，到10m左右，振动速度衰减变缓。
4 结语
(1)桥梁桩基冲击钻孔施工往往是一个强迫振动过程，振动波向四周辐射，形成振动影响场，对周围环境易造成影响，通过现场测试可以为周围建构筑物的破坏评估提供可靠的数据。(2)影响桥梁桩基冲击钻孔振动的因素众多，其中地层结构的影响较突出，通过地层结构对地面质点振动影响分析可知，桩基从强风化花岗岩地层掘进到弱风化花岗岩地层时，地面质点的振动速度出现了明显波动，产生了较大衰减。(3)复合地层中桥梁桩基冲击施工时，不同冲击能量下，地面质点振动速度近距离范围内衰减较快，同一质点竖直振动速度随冲击能量的增加而增加。