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摘要：结合工程实际，简述了通过震动监测强夯试验及合理设置减震沟解决了在石油天然气管道限制强震动的安全控制范围内使强夯施工面积最大化的问题。
关键词：强夯 震动 震动监测 减震沟 试验
前言
某市政道路工程全长2525.679m，路宽50m，有约3.7万平米的填筑土层（厚3～9米）需进行软基处理，按设计拟采用工期短，造价低，工艺简单的强夯法进行处理。
但该工程沿线存在一条的高压输油管线及一条LNG高压天然气管。石油天然气管道的权属单位均要求，在油气管中心线两侧50米安全控制范围内不宜进行强夯，应改用无振动工艺进行软基处理，即采用旋喷桩或搅拌桩。若确实需要进行强夯施工的须采取有效保护措施并能证明可以确保管道安全的前提下经其批准方可进行。
如果按50米范围内不能进行强夯，则绝大部分强夯区域约3万平方米不能实施，而要采用旋喷桩进行软基处理，将使建设成本大大增加。
为解决上述矛盾，本工程在原强夯试验的基础上，引入震动监测试验，通过双减震沟减震措施减震后，与安全允许振速的对比确定最小安全距离，在确保管道安全的前提下将强夯可实施范围最大化，大大降低了施工成本。
1 工艺原理
1.1震动破坏
振动产生破坏主要由于产生了地震动效应，即地震波在介质中以应力波的形式进行传播，引起建筑物的振动，当振动量值超过某一范围后将对建筑物等产生不良效果。
强夯落锤触地产生的地震效应与爆破或地震引起的地震效应不同，其振动的振源深度位于近地表，且落锤区下部有较厚的土层作为消振层，因此它产生的振动危害主要来自于水平方向。
1.2减震沟作用机理
减震沟的减震作用主要通过振源和被保护物体间的预裂孔隙面来实现。这一孔隙面垂直于地表，成为地震波的一道屏障。地震波的传播特征主要取决于介质的波阻抗特性，当地震波达到不同介质分界面时，由于波阻抗特性的不同，地震波将发生反射和投射，特别是由于地震波在自由面反射时，将不产生透射，所以在隔振沟的后面地震动强度得到降低。
1.3减震沟与减震效果的关系
1、减震沟宽度对减震效果的影响可以忽略不计，在一定范围内，减震沟的深度增加减震效果也随之增加；
2、2道减震沟的减震效果优于1道减震沟，且随着两道减震沟的距离增大，减震效果随之增大；
3、减震沟越靠近震源减震效果越明显；
4、在减震沟远离震源一侧较近的一定距离（因应地质条件不同有所差异，一般可取5m）内，减震沟对震动的传播起到明显的屏蔽作用。超出此距离，震动从新迅速增大。将保护目标即油气管与减震沟的距离控制在在此距离内且距离越小减震效果越好。
2 震动监测的实现
2.1监测设备
强夯地震效应检测使用4850工程强夯检测仪，该仪器系统由振动速度传感器、4850采集记录仪、笔记本电脑及专用分析处理软件、供电系统及其他附属设施组成，可同时测量垂直、水平Ⅰ、水平Ⅱ三个分向的振动速度量。该型仪器性能优良，灵敏度高，是目前工程振动检测领域使用最为广泛的一型仪器，使用前经过严格标定计量。
进行强夯施工振动检测时，将仪器架设在预先布设好的检测点上，强夯引起的振动由施工区域经过传播介质传输到检测点，振动传感器检测到振动信号后，将其转换成电信号送入数据采集器中完成放大、采集等一系列工作。GPS天线接收卫星信号以提供准确的记录时间及记录位置信息。笔记本电脑通过通讯接口与数据采集器相连接，可监控仪器的工作状况，记录实时检测数据，完成数据回放和数据处理工作。
2、监测点设置
由于油气管是埋置于地下，除了直接监测管道的测点外，其余测点为了取得最精确数据应使地下震动能有效传递到监测探头上。故管道以外的测点采用1.5～2m的φ20钢筋插入地下，顶部与地面平齐，顶部以下30cm采用砂浆包裹。
3确定安全允许振速
根据管道设计说明，按《输油（气）埋地钢质管道抗震设计规范》（SY/T0450-2004）规定，要对埋地管道经过设计地震动峰值加速度等于0.20g的地区进行抗拉伸和抗压缩的校核，油气管线路所经地区设计地震动峰值加速度为0.05g，设计不进行抗震设防。0.05g即为0.045m/s^2，参照《中国地震烈度表》，考虑0.045m/s^2处于VI度下限，故拟取V度为安全振速的取值项。由此可得安全允许振速为0.02～0.04m/s。在试验中为增加安全系数，取0.02～0.03m/s。
4震动监测强夯试验
4.1安全强夯范围取得
在强夯试验中引入震动监测，通过设置双减震沟减弱震动效应，根据具体情况确定安全允許振速，通过监测数据与安全允许振速的对比，当监测数据达到控制振速时夯击点的与管道之间的距离即为油气管安全控制范围内可安全强夯范围的边界。
4.2主要技术措施
（1）试验准备
试验准备包括：确定安全允许振速，开挖靠近管道的减震沟，布置监测点，安设仪器。
（2）确定安全允许振速
根据管道设计要求及参考《爆破安全规程》确定允许安全振速。一般可为2.0～3.0cm/s，应以下限值2.0cm/s为控制值。
（3）开挖减震沟
在准备试验时开挖靠近管道的减震沟即图1中的减震沟1.
减震沟1、2均按以下要求开挖：
a、减震沟开挖深度应比受保护管道外底深0.5～1m，宽度对减震效果的影响可忽略不计，根据实际采用；
b、减震沟应考虑地质条件在不扰动管周原土的情况下尽量靠近受保护管道及震源。
（4）布置监测点
监测点布置如下图2所示：
4.3点夯试夯
第一次点夯夯击位置根据经验数据确定，一般应在距离管道35米外开始。夯击点由远及近，直线向管道靠拢。
每次点夯监测设备均自动记录震动参数，并完成数据回放及处理。
4.4初步确定强夯范围边界
以测点1达到2.0cm/s振速时的夯点与管道距离为强夯范围初定安全边界。
4.5开挖减震沟2
紧靠强夯初定安全边界开挖减震沟2。
4.6整个试夯区试夯
含2遍点夯1遍普夯，应从强夯实验区远端向管道靠拢进行强夯。
因为随土层受夯密实震动相应增大，故强夯最终边界将会向远离管道方向移动。当测点2数据达到3.0cm/s或测点1数据达到2.0cm/s时的最终夯点与管道距离为最终边界。
4.7取得最小安全距离
最终边界与管道的距离即为最小安全距离。在油管两侧最小安全距离外，在开挖完两道减震沟后，强夯可安全放心进行。在最小安全距离内则需要采用无振动工艺进行软基处理。
4.8正常强夯施工
在最终安全边界设置安全警示带，严禁超出最终安全边界进行强夯。
在油管两侧最小安全距离外进行正常强夯时，仍需要进行震动监测以策万全。
5结语
在确保管道安全的前提下，通过震动监测强夯试验及合理设置双减震沟减震，解决了强震动施工工艺在油气管安全控制区域限制实施的问题，本工程强夯的实施面积达3.2万平方米，比原许可范围增加了2.5万平方米，大大降低了施工成本。
参考文献：
[1]郭涛、高振儒、范磊、杨力，不同位置条件下减震沟减震效应的数值模拟，爆破器材，2010第2期。
[2]王卫锋、师旭超，低能强夯工程中隔振沟隔振效果分析，铜业工程，2007第2期。
[3]郑水明、姚运生、曾心传，工程场地隔振沟减震效应，爆破，2008.9Vo1.25No.3。
关键词：强夯 震动 震动监测 减震沟 试验
前言
某市政道路工程全长2525.679m，路宽50m，有约3.7万平米的填筑土层（厚3～9米）需进行软基处理，按设计拟采用工期短，造价低，工艺简单的强夯法进行处理。
但该工程沿线存在一条的高压输油管线及一条LNG高压天然气管。石油天然气管道的权属单位均要求，在油气管中心线两侧50米安全控制范围内不宜进行强夯，应改用无振动工艺进行软基处理，即采用旋喷桩或搅拌桩。若确实需要进行强夯施工的须采取有效保护措施并能证明可以确保管道安全的前提下经其批准方可进行。
如果按50米范围内不能进行强夯，则绝大部分强夯区域约3万平方米不能实施，而要采用旋喷桩进行软基处理，将使建设成本大大增加。
为解决上述矛盾，本工程在原强夯试验的基础上，引入震动监测试验，通过双减震沟减震措施减震后，与安全允许振速的对比确定最小安全距离，在确保管道安全的前提下将强夯可实施范围最大化，大大降低了施工成本。
1 工艺原理
1.1震动破坏
振动产生破坏主要由于产生了地震动效应，即地震波在介质中以应力波的形式进行传播，引起建筑物的振动，当振动量值超过某一范围后将对建筑物等产生不良效果。
强夯落锤触地产生的地震效应与爆破或地震引起的地震效应不同，其振动的振源深度位于近地表，且落锤区下部有较厚的土层作为消振层，因此它产生的振动危害主要来自于水平方向。
1.2减震沟作用机理
减震沟的减震作用主要通过振源和被保护物体间的预裂孔隙面来实现。这一孔隙面垂直于地表，成为地震波的一道屏障。地震波的传播特征主要取决于介质的波阻抗特性，当地震波达到不同介质分界面时，由于波阻抗特性的不同，地震波将发生反射和投射，特别是由于地震波在自由面反射时，将不产生透射，所以在隔振沟的后面地震动强度得到降低。
1.3减震沟与减震效果的关系
1、减震沟宽度对减震效果的影响可以忽略不计，在一定范围内，减震沟的深度增加减震效果也随之增加；
2、2道减震沟的减震效果优于1道减震沟，且随着两道减震沟的距离增大，减震效果随之增大；
3、减震沟越靠近震源减震效果越明显；
4、在减震沟远离震源一侧较近的一定距离（因应地质条件不同有所差异，一般可取5m）内，减震沟对震动的传播起到明显的屏蔽作用。超出此距离，震动从新迅速增大。将保护目标即油气管与减震沟的距离控制在在此距离内且距离越小减震效果越好。
2 震动监测的实现
2.1监测设备
强夯地震效应检测使用4850工程强夯检测仪，该仪器系统由振动速度传感器、4850采集记录仪、笔记本电脑及专用分析处理软件、供电系统及其他附属设施组成，可同时测量垂直、水平Ⅰ、水平Ⅱ三个分向的振动速度量。该型仪器性能优良，灵敏度高，是目前工程振动检测领域使用最为广泛的一型仪器，使用前经过严格标定计量。
进行强夯施工振动检测时，将仪器架设在预先布设好的检测点上，强夯引起的振动由施工区域经过传播介质传输到检测点，振动传感器检测到振动信号后，将其转换成电信号送入数据采集器中完成放大、采集等一系列工作。GPS天线接收卫星信号以提供准确的记录时间及记录位置信息。笔记本电脑通过通讯接口与数据采集器相连接，可监控仪器的工作状况，记录实时检测数据，完成数据回放和数据处理工作。
2、监测点设置
由于油气管是埋置于地下，除了直接监测管道的测点外，其余测点为了取得最精确数据应使地下震动能有效传递到监测探头上。故管道以外的测点采用1.5～2m的φ20钢筋插入地下，顶部与地面平齐，顶部以下30cm采用砂浆包裹。
3确定安全允许振速
根据管道设计说明，按《输油（气）埋地钢质管道抗震设计规范》（SY/T0450-2004）规定，要对埋地管道经过设计地震动峰值加速度等于0.20g的地区进行抗拉伸和抗压缩的校核，油气管线路所经地区设计地震动峰值加速度为0.05g，设计不进行抗震设防。0.05g即为0.045m/s^2，参照《中国地震烈度表》，考虑0.045m/s^2处于VI度下限，故拟取V度为安全振速的取值项。由此可得安全允许振速为0.02～0.04m/s。在试验中为增加安全系数，取0.02～0.03m/s。
4震动监测强夯试验
4.1安全强夯范围取得
在强夯试验中引入震动监测，通过设置双减震沟减弱震动效应，根据具体情况确定安全允許振速，通过监测数据与安全允许振速的对比，当监测数据达到控制振速时夯击点的与管道之间的距离即为油气管安全控制范围内可安全强夯范围的边界。
4.2主要技术措施
（1）试验准备
试验准备包括：确定安全允许振速，开挖靠近管道的减震沟，布置监测点，安设仪器。
（2）确定安全允许振速
根据管道设计要求及参考《爆破安全规程》确定允许安全振速。一般可为2.0～3.0cm/s，应以下限值2.0cm/s为控制值。
（3）开挖减震沟
在准备试验时开挖靠近管道的减震沟即图1中的减震沟1.
减震沟1、2均按以下要求开挖：
a、减震沟开挖深度应比受保护管道外底深0.5～1m，宽度对减震效果的影响可忽略不计，根据实际采用；
b、减震沟应考虑地质条件在不扰动管周原土的情况下尽量靠近受保护管道及震源。
（4）布置监测点
监测点布置如下图2所示：
4.3点夯试夯
第一次点夯夯击位置根据经验数据确定，一般应在距离管道35米外开始。夯击点由远及近，直线向管道靠拢。
每次点夯监测设备均自动记录震动参数，并完成数据回放及处理。
4.4初步确定强夯范围边界
以测点1达到2.0cm/s振速时的夯点与管道距离为强夯范围初定安全边界。
4.5开挖减震沟2
紧靠强夯初定安全边界开挖减震沟2。
4.6整个试夯区试夯
含2遍点夯1遍普夯，应从强夯实验区远端向管道靠拢进行强夯。
因为随土层受夯密实震动相应增大，故强夯最终边界将会向远离管道方向移动。当测点2数据达到3.0cm/s或测点1数据达到2.0cm/s时的最终夯点与管道距离为最终边界。
4.7取得最小安全距离
最终边界与管道的距离即为最小安全距离。在油管两侧最小安全距离外，在开挖完两道减震沟后，强夯可安全放心进行。在最小安全距离内则需要采用无振动工艺进行软基处理。
4.8正常强夯施工
在最终安全边界设置安全警示带，严禁超出最终安全边界进行强夯。
在油管两侧最小安全距离外进行正常强夯时，仍需要进行震动监测以策万全。
5结语
在确保管道安全的前提下，通过震动监测强夯试验及合理设置双减震沟减震，解决了强震动施工工艺在油气管安全控制区域限制实施的问题，本工程强夯的实施面积达3.2万平方米，比原许可范围增加了2.5万平方米，大大降低了施工成本。
参考文献：
[1]郭涛、高振儒、范磊、杨力，不同位置条件下减震沟减震效应的数值模拟，爆破器材，2010第2期。
[2]王卫锋、师旭超，低能强夯工程中隔振沟隔振效果分析，铜业工程，2007第2期。
[3]郑水明、姚运生、曾心传，工程场地隔振沟减震效应，爆破，2008.9Vo1.25No.3。