明挖法施工对周围岩土体的振动荷载计算

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1、明挖法施工产生的振动荷载计算朱炉军1，杨东2，郑林辉3(1.重庆交通大学，重庆400074；2.四川省煤田地质局一四一地质队，四川618000；3.重庆607勘察实业总公司，重庆400056)摘要：以地下工程明挖施工为背景，在分析前人研究成果的基础上，构建了明挖施工产生的振动荷载计算模型，将岩土体视为弹性体，借鉴布辛内斯克解答，得到了明挖施工对周围岩土体的振动荷载计算式。相关研究成果弥补了这一领域的空白，具有理论和实际工程价值。关键词：岩土力学；振动荷载；布辛内斯克解答；明挖施工；地下工程中图分类号：U231文献标志码：AVibrationLoadCalculationinCutand

2、CoverMethodZHULu-jun1,YANGDong2,ZHENGLin-hui3(1.ChongqingJiaotongUniversity，Chongqing400074，China;2.TheonefouronegeologicalteamofSichuanProvincialCoalGeologyBureau，Sichuan618000，China;3.Chongqing607surveyandindustrialCompany，Chongqing400056，China)Abstract：Takingcutandcoverconstructioninundergrou

3、ndengineeringasbackground,onthebasisofpreviousresearchresults,vibrationloadcalculationmodelincutandcovermethodisforged,rockandsoilistreatedasanelasticmaterial,employingboussinesq·Janswer,calculationformulaaboutvibrationloadfromcutandcovermethodisobtained.Relatedresearchresultsareanewfieldhavingt

4、heoreticalandpractical engineering value.Keywords：rockandsoilmechanics；vibrationload；boussinesq·Janswer；cutandcovermethod；undergroundengineering地下工程现有施工方法较多，主要有明挖法、暗挖法（主要指新奥法）、盾构法、顶管法和沉管法等。由于明挖法具有施工作业面多，速度快，工期短，易于保证工程质量，工程造价低等优点，因此在地面交通和环境条件允许的前提下，常被采用。明挖法施工的一般程序是：从地表向下开挖基坑至设计标高，然后自下向上构筑防水设施和主体结

5、构，最后回填恢复路面。对于浅、表部明挖地下工程，由施工带来的岩土体扰动较小，振动荷载可忽略不计，但对于深度较大的明挖地下工程，常常需要采用振动的方式沉入桩体避免基坑开挖时大量岩土体坍塌，这就不可避免的会对周围岩土体产生扰动，振动荷载不可忽略。针对明挖施工带来的振动荷载方面的研究成果，国内外虽有相关报道，但多数为定性分析，未见严密的理论计算公式，如：杨晓杰等以北京地铁十号线区间明挖法施工段为研究背景，采用FLAC3D模拟分析了明挖施工各工序对基坑周边地表的变形影响规律，结果与实测数据相吻合[1]；周光孔研究沉桩振动对周围环境的影响，定性、半定量的论述了从控制沉桩设计到施工的全过程如何避免

6、由于沉桩振动导致周围建筑物发生结构性破坏[2]；储洁统计分析了国内102起地下工程明挖施工的安全事故案例，揭示了可能会导致明挖施工安全事故的因素，对今后从事相关实践工程有一定参考价值[3]；李小彭等借助ANSYS有限元软件，模拟分析了振动沉桩的动力学过程，揭示了激振力振幅、频率和土体强度参数对桩位移的影响机理[4]；马秉务、姚爱国在前人研究的基础上推导了明挖施工中由于支护结构变形引起的地表沉降值计算公式，研究成果可为工程设计提供参考价值[5]；王莉平研究既有建筑物下明挖基坑施工对桩基及周围地层的影响，提出了给定地质条件下更为合理的明挖基坑施工工序[6]；麻凤海应用ADINA软件建立了明

7、挖法深基坑开挖支护过程的三维模型，分析了地铁车站深基坑开挖对土体的影响[7]。纵观上述研究，明挖施工产生的振动荷载计算未见有详细的论述。基于此，本文采用弹性力学分析方法，计算明挖施工对周围岩土体产生的振动荷载(此处只考虑由于振动沉桩产生的振动荷载，其他暂且不计)。1振动沉桩分析模型振动沉桩简单来说就是利用振动器给桩体施加激振力使桩体振动而沉入土层中，图1为正在施工中的振动沉桩机。图1振动沉桩机Fig.1Vibratorypilingmachin