强夯施工对半导体厂房微振动影响及减振措施.docx

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[Summary]本文研究了某半导体项目中强夯施工对原有半导体厂房微振的影响，并基于实际监测数据评估了减振措施的效果。通过对原有半导体厂房精密设备基台进行的振动监测，发现实施强夯施工期间，因动速度未超过精密设备允许值，表明采取的减振措施有效。
[Keys]强夯施工、半导体厂房、微振动、振动监测、减振措施
1、工程概况
重庆某电子功率半导体封测基地项目，为消除回填土负摩阻力不利影响，提高地基承载能力、减少地坪沉降开裂风险，对全场采用强夯技术处理[1]。因施工地块临近一期半导体厂房(原厂房A允许微振等级VC-C[2]，原厂房C允许微振等级VC-B)，在未采取有效减振措施条件下，平锤强夯施工引起的振动波导致精密设备基台处振动速度超限，产品良率不达标。场地平面（图1）及微振测试结果（图2）如下：
             
图1场地平面
图2 A栋厂房基台处振动速度             C栋厂房基台处振动速度
强夯施工时，A栋厂房基台处振动速度大于VC-C，C栋厂房基台处振动速度大于VC-B，振动速度均超过精密设备允许值，需采取有效减振措施。
2、减振技术分析
、强夯振动随测距增加的衰减
目前关于振动波的衰减，行业内做了大量的试验和理论研究，结合以往的案例及本项目的实际情况，现总结如下。
王志楠等于2016年在《工业建筑》期刊发表的《强夯地面振动衰减规律探讨》[3]中，对强夯振动衰减做了大量的试验研究，详见图3、4，并形成了理论计算公式：
图3强夯振动速度衰减曲线         图4能量衰减系数k与测距r的衰减曲线
衰减系数K的拟合曲线方程式为：
根据以上分析数据，可以看出随着测距增加，振动有明显的衰减。以上述经验公式为依托，结合前期采集数据，在测距r=220m时，波速峰值达到VC-B标准（25µm/s）。现考虑调整试夯点距离信号采集点距离（约400m），测距从220m
增加至400m之间振动波衰减18%左右（保守值），µm/s，即可满足VC-C振动标准（12µm/s）。
、隔振沟对强夯振动波速衰减
时伟教授于2019年在《西安建筑科技大学学报》发表的《》[4]，关于隔振沟对强夯振动衰减的影响做了详细的研究，详见图5、6研究成果如下：
               
图5隔振沟作用测试监测点位置示意图
图6隔振沟隔振测试结果
由实验数据分析可知：隔振沟前后监测点峰值加速度均是径向最大，隔振沟阻碍强夯振动作用效果明显，/s，%。采用隔振沟后，µm/s。
，振动波长(λr)和瑞利波速(υr)及振动主频(fk)计算公式：λr=υr/fk。本项目场地瑞利波速约160m/s，振动主频20HZ，波长8m，故本项目隔振沟最小深度不得小于4m。
、强夯平锤更换为柱锤对强夯振动波速衰减
常家乐教授于2013年在《路基工程》期刊发表的《强夯夯锤形状模型试验研究》[5]中通过试验研究（图7、8）得出结论：改变夯锤的形状可有效减小夯击能对结构物的影响，即将平底夯锤设计为小直径球底形，由于其扩散角较小，夯击效果好，振动影响小，可减小强夯对临近结构物的影响。
图7平锤强夯水平向加速度曲线   图8小直径球底锤强夯水平向加速度曲线
由实验数据分析可知：更换小直径的球底锤后水平向加速度均有很明显的降低，波速衰减率接近12%。更换为柱锤后，µm/s。
3、强夯减振措施
根据振动波波速衰减的试验数据，为减少强夯施工对精密基台的振动影响，采取以下减振措施。
1）强夯试夯区域调整至新建单体处，增大夯击点至原有厂房A、C的测距。
2）在运动场西侧，南北向设置长度同强夯区域二边长的隔振沟，够宽3m，深度4m。
3）。
4）、、、。
4、改进后施工方案及监测结果
在靠近原有厂房的强夯区域二、三处，采用柱锤、平锤分别落地及同时落地的多种工况进行试验，具体监测工况及监测结构，详见图9-11：
序号
强夯内容
施工区域
夯锤类型

振动监测点
能级一2000
能级二4000
能级三6000
能级四8000
1
区域二落锤
区域二
柱锤
测试
1次
测试
1次
测试
1次
测试
1次
A厂房和C厂房各在结构板上设置一个测点，位置同原测试位置
2
区域三落锤
区域三
柱锤
测试
1次
测试
1次
测试
1次
测试
1次
3
同时
落锤
区域
二+三
柱锤
测试
1次
测试
1次
测试
1次
测试
1次
4
同时
落锤
区域
二+三
平锤
测试
1次
测试
1次
/
/
图9测试工况汇总表
施工区域
试夯工况
微振等级
备注
区域二、三
柱锤+能级一~四
VC-C
A厂房
区域二+三
柱锤同时落地+能级三、四
VC-C
A厂房
区域二+三
平锤同时落地+能级一、二
VC-C
A厂房
区域二、三
柱锤+能级一~四
VC-B
C厂房
区域二+三
柱锤同时落地+能级三、四
VC-B
C厂房
区域二+三
平锤同时落地+能级一、二
VC-B
C厂房
图10微振动监测结果汇总表
            
图11 A厂房最不利工况基台处振动速度         图12 C厂房最不利工况基台处振动速度
经现场实测，采取上述减振措施后，在各个强夯试验工况中，A、C厂房测点均未发现由于强夯引起的振动冲击信号，A厂房微振动测试结果接近VC-C，C厂房微振动测试结果接近VC-B。
5、减振措施效果
基于对强夯振动衰减规律的研究和本项目的实际情况，本项目采用的减振措施已被证明是有效的。当前的研究和监测结果均表明，即使在上述最不利强夯施工工况下，半导体厂房精密设备基台的微振动速度也未超过精密设备基台处允许振动速度。由此证明，采取有效的减震措施后，强夯施工对周围厂房产生的微振影响是可控的。
6、结论及建议
通过本项目的案例分析，采取有效的减振措施，减少振动波的传递速度及路径，可有效地控制强夯施工期间的振动对附近半导体厂房精密设备的微振影响。对于未来类似的工程项目，建议继续采用类似的监测与减振控制措施，以确保施工安全同时最小化对周边建筑的影响。
Reference
[1]JGJ79-2012建筑地基处理技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.
[2]GB51076-2015电子工业防微振工程技术规范[S].北京：中国计划出版社，2015.
[3]王志楠,何小飞,[C].强夯地面振动衰减规律探讨,2016.
[4]时伟,邵琪琳,[J].,2019,51(03):309-314.
[5]常家乐,王志超,[J].强夯夯锤形状模型试验研究,,2013(06):22-27.
1
 
-全文完-