在不利條件下，樁或板樁的安裝可能會損壞建筑物或地面上的其他結(jié)構(gòu)。通常，這種損壞歸因于建筑物本身的振動(dòng)。許多國家/地區(qū)都有評估建筑物振動(dòng)損壞風(fēng)險(xiǎn)的國家或國際標(biāo)準(zhǔn)。由于這些標(biāo)準(zhǔn)通常是由工程師編寫的，很少或根本沒有巖土技術(shù)知識，因此地面的影響通常不了解振動(dòng)傳播和建筑物基礎(chǔ)損壞的條件。另外，僅基于建筑物動(dòng)力響應(yīng)的破壞標(biāo)準(zhǔn)忽略了受巖土條件控制的破壞機(jī)制的重要性。一種潛在的重要損壞機(jī)制是建筑物下方的差異沉降，尤其是當(dāng)建筑物位于松散的顆粒狀土壤上時(shí)。當(dāng)在巖土工程文獻(xiàn)中尋求指導(dǎo)時(shí)，關(guān)于評估沉降風(fēng)險(xiǎn)的允許的地面振動(dòng)水平的方法，幾乎沒有找到信息。
于可歸因于基礎(chǔ)條件的建筑物損壞。在由于打樁和板樁打樁而引起的地面振動(dòng)的情況下，差異沉降特別重要，因?yàn)榈孛嬲駝?dòng)會從源頭相對較快地衰減。因此，建筑物的靠近振動(dòng)源的部分下方的沉降可能比遠(yuǎn)處的距離明顯更大。
對于在城市化地區(qū)普遍存在的松散可壓縮土壤上的建筑物，樁通常是一種經(jīng)濟(jì)高效的地基解決方案。板樁通常用作深基坑的支撐。盡管通常通過沖擊驅(qū)動(dòng)來安裝樁，但是振動(dòng)器通常用于驅(qū)動(dòng)（和抽出）板樁。重要的是要認(rèn)識到?jīng)_擊和振動(dòng)驅(qū)動(dòng)之間的根本區(qū)別。在沖擊驅(qū)動(dòng)過程中，樁承受短時(shí)間的應(yīng)力波。驅(qū)動(dòng)過程產(chǎn)生振動(dòng)，該振動(dòng)從樁的桿身和/或腳趾輻射到土壤中。應(yīng)力波的強(qiáng)度越大，地面振動(dòng)的動(dòng)力和強(qiáng)度就越大。除了通常以粒子速度表示的振動(dòng)強(qiáng)度外，振動(dòng)頻率也很重要。
在沖擊打樁的情況下，不能通過改變打樁過程來控制地面振動(dòng)的頻率含量。相反，在振動(dòng)驅(qū)動(dòng)期間，該堆或板樁剛性地附接到振動(dòng)器，該振動(dòng)器以操作者可以選擇和修改的頻率垂直振動(dòng)?？梢哉{(diào)節(jié)現(xiàn)代振動(dòng)器的頻率和振幅，以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)將對環(huán)境的影響降至較低。
但是，如果振動(dòng)器以建筑物或建筑元件的共振頻率或接近共振頻率的頻率運(yùn)行，則會產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)。這種放大作用可以通過“共振壓實(shí)”來提高深層振動(dòng)壓實(shí)系統(tǒng)的效率。
當(dāng)樁很容易地滲透到地下時(shí)，傳遞的振動(dòng)強(qiáng)度會很低。但是，當(dāng)遇到較稠密的土壤層時(shí)，振動(dòng)會增加，而樁的穿透速度會降低。因此，地面振動(dòng)取決于風(fēng)險(xiǎn)評估中需要考慮的巖土條件。在打樁的初始階段，振動(dòng)源將位于靠近地面的位置。但是，當(dāng)樁深入地底時(shí)，振動(dòng)源變得更加復(fù)雜。振動(dòng)既可以從樁的腳趾發(fā)出，也可以沿著樁的軸發(fā)出。因此，在嘗試預(yù)測地面強(qiáng)度時(shí)，巖土條件非常重要。
振動(dòng)。重要的是要知道將驅(qū)動(dòng)樁通過的堅(jiān)硬土壤層的位置，因?yàn)樗鼈兛赡芤饛?qiáng)烈的地面振動(dòng)。
振動(dòng)對建筑物的損害
在評估由于打樁引起的振動(dòng)對建筑物造成損壞的風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，重要的是要確定要考慮的建筑物損壞的類型。此外，還必須認(rèn)識到，損壞可能是振動(dòng)的次要影響，也就是說，損壞可能是由于建筑物所在的土壤沉降造成的。建筑物及其地基的損壞可能與四種不同的損壞類別相關(guān)（請參見圖1）。損壞類別I包括靜態(tài)地面運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)可能發(fā)生在深基坑附近。排水樁的安裝也會引起升沉和側(cè)向位移，從而可能損壞建筑物。靜態(tài)土壤運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)可能來源可能是相鄰坡度或基坑開挖的振動(dòng)觸發(fā)運(yùn)動(dòng)，安全系數(shù)較低。II類損壞是由地面變形引起的。當(dāng)波沿地面?zhèn)鞑r(shí)，相鄰建筑物的基礎(chǔ)可能會經(jīng)歷大量的向上（下垂）和向下（下垂）運(yùn)動(dòng)。當(dāng)建筑物的長度大約相當(dāng)于波長的一半時(shí)，損壞的風(fēng)險(xiǎn)便最大。損壞類別III是由于地面震動(dòng)引起的沉降。振動(dòng)引起的沉降在松散的粒狀土壤（例如沙子和淤泥）中最大。損壞類別III是由于地面震動(dòng)引起的沉降所致。振動(dòng)引起的沉降在松散的粒狀土壤（例如沙子和淤泥）中最大。損壞類別III是由于地面震動(dòng)引起的沉降。振動(dòng)引起的沉降在松散的粒狀土壤（例如沙子和淤泥）中最大。
差異結(jié)算比總結(jié)算更為關(guān)鍵。損壞類別IV包括由建筑物本身的動(dòng)態(tài)影響引起的建筑物損壞，這是振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)中通?？紤]的唯一損壞類別。
在評估由于打樁引起的振動(dòng)造成的損壞風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，地面條件起著重要的作用（見圖2）。一個(gè)例子是在松散的沙子或淤泥上的建筑物。如果建筑物建在未壓實(shí)的粒狀土壤上，并且該區(qū)域以前沒有受到強(qiáng)烈的地面振動(dòng)，則建筑物更容易遭受振動(dòng)破壞。另一個(gè)案例是在斜坡上建立的建筑物，該建筑物已從斜坡上挖出材料并放置以創(chuàng)建水平地基。除非放置的填充物充分壓實(shí)，否則填充物與下方的挖掘區(qū)域之間存在差異沉降的風(fēng)險(xiǎn)。
建筑會很高。另一個(gè)例子是一幢建筑物，該建筑物部分基于天然或填充的土壤，部分基于樁?；A(chǔ)剛度的不同會導(dǎo)致建筑物不同部分之間的運(yùn)動(dòng)差異。
振動(dòng)引起的沉降
雖然大多數(shù)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)都針對地面振動(dòng)對建筑物的影響，但很少有人認(rèn)識到由于建筑物地基下方的地面沉降而可能造成建筑物損壞的潛在風(fēng)險(xiǎn)。地面震動(dòng)造成的沉降風(fēng)險(xiǎn)主要存在于疏松的沙子和淤泥中。在其他土壤（例如軟土）中，振動(dòng)可能是造成振動(dòng)的原因，但很少成為沉降的主要來源。由于打樁引起的地面振動(dòng)而產(chǎn)生的沉降問題僅在少數(shù)出版物中得到了解決。需要指導(dǎo)文檔，以便實(shí)踐工程師可以用來評估定居風(fēng)險(xiǎn)。
