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摘要：大型桥梁及高层建筑修建过程中，桩基施工所造成的影响已引起了密切关注。桩基施工当中最主要的就是是振动的影响，严重时会使房屋产生倾斜，甚至是墙体开裂问题的出现。本文对桩基施工振动波的形成及特征进行了分析，同时对桩基施工对周围建筑的影响进行了探讨。
关键词：桩基施工；建筑；振动影响
随着城市的建设与发展，桩基础工程越来越多的出现于城市建筑的密集区域，桩基施工对于周围建筑的影响逐渐引起重视。在新建的建筑桩基施工过程中，会使周围土体慢慢发生位移，同时产生应力的重新分布，也会产生一些振动和噪声，给周围的建筑带来影响。
1.桩基施工振动波的形成及特征
桩基施工过程中，把桩看作是一个均质的刚体，而土壤作为弹性支撑，桩和土壤组成单自由度振动体系。此时，工程的地基土则为半无限体非完全弹性的介质，由桩基施工的振动所产生能量多数以体波及面波形式向着周围的土层当中扩散。桩基施工过程中，地下产生间隔时间较短的激振，在地层中的各质点受迫振动以振动波形式，从振源经过地层的半空间向外面传播。在振源区主要是体波，到达一定距离后，原来的面波就变成了主导波。各地层的质点在受迫振动过程中，土体单元会承受正应力的应变与剪应的应变。实际体系能够视为具体的单位截面高度土柱构成离形的体系。而桩基施工所产生振动针对周围房屋的影响与地震对周围房屋结构反应相类似。施工地面的振动主要以波动的形式传播，周围房屋的结构在基础位置输入地面的振动产生了振动响应。其响应的大小不仅和地面震动的强度，特性以及持续时间有关，同时还和建筑物振动的特性有关。此外还与周围建筑物结构形式，老化程度及现有的抗震能力相关。
目前针对建筑受振动破损的相关机理还不够透彻，总体来看，建筑物对桩基振动敏感程度主要和下列因素相关，即：建筑物动、静力的特性和现状。地基与建筑材料振动波传播特性。振动历时和其幅频的特性、振动类型、频率、强度、波长以及相对建筑物的主轴入射角。
2桩基施工对周围建筑的影响分析
2.1桩基施工对周围建筑的影响表现
桩基施工的影响主要有两个方面：一种为“挤土效应”，而另一种为“振动效应”。
2.1.1桩基施工对周围建筑物影响的“挤土效应”
挤土桩的施工过程其实是挤土的过程，尤其是饱和软土的地层打桩时，由于土瞬时挤压作用下不可压缩，致使桩周土体会产生较大挤压应力。这种应力会引起孔隙水的压力，并沿桩周土体受剪切的破坏。桩周一定的范围内，土体受扰动会出现变形，其中表现明显的，首先是地面得隆起，其次是土体水平的位移。在实践过程中可以得知，在挤土桩的施工过程中，经常会对周围的环境产生负面影响，一般称其为挤土效应。
桩的类型和参数及施工的方法、施工顺序都对“挤土效应”有较大的影响。所以，控制沉桩的速率，对减少挤土产生的影响作用显著。“挤土效应”也和沉桩位置地质条件及周围环境存在较大的联系。土层分层及地下水的渗流速度与方向，地面排水的条件等均直接影响挤土量和孔隙水的压力大小，沉桩影响很大程度还和被影响对象位置及性质相关，即距压桩区距离、埋置深度、类型、朝向、刚度、被影响物的容许变形范围和对影响敏感程度。
在不敏感饱和的软粘土地基中进行沉桩时，因为土不排水的抗剪强度较低，有弱渗透和不排水压缩性低等特点，桩沉进地基后，桩周土体会受到强烈的扰动，表现为径向的位移，桩尖及桩周一定的范围内，土体受不排水的剪切及较明显的水平挤压。桩周土体会接近“非压缩性”，产生较大剪切变形。此时地基的扰动重塑了土的体积不会产生明显变化。土体颗粒间的孔隙内自由水会被挤压形成较大超孔隙水的压力，降低土不排水的抗剪强度。进而促使桩周土体因为不排水的剪切被破坏，和桩体积相等土体于沉桩当中向桩周围发生较大侧向位移及隆起。因为孔隙水的压力向周围消散，地基土体沉桩当中会向周围消散压缩性影响，加上群桩施工过程中叠加因素，会继续扩大位移及隆起产生的波及范围。
在敏感粘性土当中沉桩时，受挤动的土体特征与饱和软粘土不同，因为沉桩过程中对地基土扰动会造成地下水位线以上桩的周围粘性土发生液化。液化的土被挤压到桩周的地表上，从而减少桩周土体侧向的位移，同时还减少桩周范围之外的地表土隆起。沉桩也将促进粘性土重新固结。这种现象会减少地基土体隆起，隆起量一般小于桩入土的体积。沉桩结束之后，重塑的扰动土体当中，超静孔隙的水压力会随时间逐渐消散，产生土体固结。在新条件之下，重新达到了应力的平衡。在固结期之内，土体垂直的应力不变，倾向有效的应力增大，同时逐步恢复至初始值。在靠近桩周位置的地基土含水量趋向于恢复，且地基的土体重塑固结过程中沉降量一般大于沉桩过程中的隆起量，这就使沉桩后地面反而会产生沉降，使已打入桩出现回沉，同时扩大固结沉降影响的范围。
在松散和中密质的地基当中，沉桩时排土量会使地基被挤压而产生土体侧向位移及沉降，尤其是地表土沉陷的现象。由于沉桩产生对地基土扰动，可使地下的水位线以下桩周砂土出现液化的现象，使土体遭受明显得破坏，致使液化的土体固结下沉，并出现侧向的位移。
2.1.2桩基施工对周围建筑物影响的“振动效应”
对“振动效应”主要存在两个方面的影响，一种为空气振动，即“噪音”。其主要的影响为生理性影响，从整体上说，人对于振动很敏感，如人的身体能感受到位移和振幅非常小的振动，但是这种振动一般对于建筑物没有显著影响。另外一种振动则是土体振动，桩基施工过程中，地下某个位置会出现间隔时间较短的激振。地层当中各质点受迫振动以波动形式自振源经过地层空间往外传播。振源区主要是体波，在到达一定距离之后，面波就成为主导波。各地层的质点在受迫振动过程中，土体的单元会承受正应力的应变及剪应力的应变，其实际体系能够视为有单位的截面及高度的相应土柱所构成的离形的体系。如果整个土体额质量集中于这层中由上而下的若干个离散点，在土中的某一个单元激振过程中产生出不同能量振动，地下振动工程特性一般以振动额振幅，持时及频谱表示，其与地层的结构、介质的动力特性及振源机制有关。在振动超过一个限定值时，在地层的土体所承受的瞬间性地振动的荷载会超过它本身极限值，进而使地基的基础及上部建筑构件出现失稳，危及到建筑构件耐久性，严重时会直接危及到生命及财产安全。由打桩引起振动于地层中传播是较为复杂的过程，施工机械、桩基形式和施工组织的方案都将影响打桩产生的振动效应。同时，岩土结构及其性质也是影响到振动效应的重要因素。
2.2桩基施工的影响范围
沉桩对临近土体的影响范围与周围的环境相关。一般情况下，密集桩的群挤土产生的影响范围较广。对预制桩和钢管桩，其影响波及范围较大，地表土体位移还可测得，但是此时土体位移的值非常小，其对建筑物已经不会构成威胁。通常认为软粘土当中打桩时，可引起建筑物的位移距离大约为打入土中的1.0倍的桩长。
结束语：桩基施工会对周围既有的建筑物产生影响，这种影响主要是因为桩打入时其对周围的地层产生扰动，进而引起了土应力的状态及应变状态与物理力学的性质发生了变化，致使地层变形，而建筑物也随之产生了相应变化。要判断桩基的施工会对周围的建筑物产生多大影响，可以从周围的建筑物的裂损情况入手，再根据桩基施工会对周围的建筑产生影响的相关机理，进行综合分析，最终得出正确结论。
参考文献：
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