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摘 要： 摘要以無錫某地道路施工近距離經過尼康光學儀器廠為研究背景，對現(xiàn)場道路邊和廠區(qū)內精密儀器所在位置的環(huán)境振動進行測試。對測試數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和處理，得出振動壓路機振動速度以及鉛垂向Z振級衰減規(guī)律，預測廠區(qū)精密儀器處振動幅值;并與實測值進行對比。結合
摘要以無錫某地道路施工近距離經過尼康光學儀器廠為研究背景，對現(xiàn)場道路邊和廠區(qū)內精密儀器所在位置的環(huán)境振動進行測試。對測試數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和處理，得出振動壓路機振動速度以及鉛垂向Z振級衰減規(guī)律，預測廠區(qū)精密儀器處振動幅值;并與實測值進行對比。結合國際通用的VC標準，以此評價壓路機振動對精密儀器的影響。研究結果表明，壓路機引起的地面振動速度和鉛垂向Z振級隨振心距的增大逐漸減小，衰減規(guī)律符合負冪函數(shù)關系曲線。預測精密儀器位置處振速v=3.974×10-2mm/s，介于VC-A和VC-B曲線之間，滿足企業(yè)提出的精密儀器振動控制標準。預測精密儀器位置處鉛垂向Z振動級VLZ=67.519db，接近VC-A曲線限值，基本滿足企業(yè)提出的控制標準。在不考慮精密儀器基礎隔振系統(tǒng)的影響下，預測值基本符合環(huán)境振動分析儀測量值。
關鍵詞振動壓路機精密儀器VC標準Z振級
當前，在城市公路新建以及改建過程中，振動壓路機特別是重型壓路機由于壓實效果好，工作效率高，在公路修建過程中應用越來越廣泛。然而一些路線規(guī)劃不可避免地穿過工廠、醫(yī)院或科研機構，對里面精密儀器的正常使用造成影響，這類包括地鐵、火車運行，壓路機碾壓等造成的環(huán)境振動對精密儀器的影響已成為了目前亟待解決的問題。國內眾多學者對此做了大量的研究工作，粟潤德[1]研究了地面振動疊加對精密儀器正常使用可能帶來的影響，提出了地面振動存在一個“等振頻率”。張鵬飛[2]通過建立有限元模型，分析鐵路環(huán)境振動對精密儀器影響，得出振動幅值隨距離的衰減規(guī)律。張志峰，馮忠緒等[3，4]通過量綱法分析和對實際監(jiān)測數(shù)據(jù)回歸分析，提出壓路機引起的振動衰減規(guī)律符合負冪函數(shù)關系曲線。楊凱[5]從Z振級和地震烈度的角度分析路基碾壓振動對環(huán)境的影響。于梅，武文山[6，7]通過對比國內外相關標準，對精密儀器測量和評價方法進行了深入的研究。
本文以無錫某地道路施工近距離經過尼康光學儀器廠為研究背景，對現(xiàn)場道路邊和廠區(qū)內精密儀器所在位置處的環(huán)境振動進行測試。根據(jù)其工程特性，分析以振動壓路機為主的施工機械作業(yè)時對廠區(qū)內精密儀器造成的影響，通過分析壓路機振動的衰減規(guī)律及其對精密儀器的影響程度，以期為該地鐵施工過程和振動控制提供參考依據(jù)和建議。
1現(xiàn)場測試
1.1施工機械技術參數(shù)
本次測試主要涉及到的工程機械為徐工XS262MP振動壓路機。振動壓路機主要技術參數(shù)有:壓路機激振力、靜質量、靜線壓力、振動頻率等。具體參數(shù)見表1。
1.2測試儀器及布置
1.2.1測試儀器
現(xiàn)場路邊測試采用成都交博科技公司生產的L20型爆破測振儀，傳感器為DH610低頻速度傳感器，頻率響應范圍為0.1～100Hz;廠房內采用的是AWA6256B+型環(huán)境振動分析儀，用于測試精密儀器所在位置的環(huán)境振動值VLZ10。
1.2.2儀器布置
車間外沿廠區(qū)路邊布置4個測點(A1、A2、A3、A4)，與振動點距離分別為12m、15m、30m、45m，旨在研究施工機械作業(yè)影響范圍和振動衰減規(guī)律。車間內重點保護儀器共4臺，距離壓路機振動源處約100m，根據(jù)與企業(yè)協(xié)商確定需布置2個測點，分別在MAIS和UA3P設備所在位置地面。具體儀器布置及測點位置如圖1所示。
2測試結果與分析
2.1振速衰減統(tǒng)計規(guī)律
描述振動的參數(shù)包括:振幅、頻譜和持時，其中振幅是指以振動速度、加速度或位移表述的峰值或有效值。施工機械振動主要研究的即是地面振動振幅的大小和其變化規(guī)律。
目前，針對環(huán)境振動對精密儀器的影響與評價，國內尚沒有統(tǒng)一的標準，國際上廣泛采用的是ISO2631—2標準和VC標準(vibrationcriteria)，它們均限定了精密設備環(huán)境振動允許值。ISO2631—2標準名稱為“機械振動與沖擊—人體暴露于全身振動的評價—第二部分:建筑物內的振動(1～80Hz)”，該標準給出了建筑物內環(huán)境振動限制的建議[10];VC標準采用1/3倍頻程帶寬速度譜的形式，共繪有7條曲線，從VC-A到VC-G，每條曲線對應一類精密儀器環(huán)境振動允許值[11]。表3中給出了兩種標準的環(huán)境振動允許值。
在對尼康光學儀器廠實際監(jiān)測過程中，利用AWA6256B+型環(huán)境振動分析儀，針對車間內精密儀器(MAIS和UA3P設備)兩個測點的鉛垂向Z振級VLZ10開展了測試，每次測試時長為15min，測試結果如圖6所示。結合尼康公司初步提出的精密設備振動控制標準為63db，從圖6中測試結果可以看出，兩個測點的背景振動分別為58.85db和54.45db，平均值為56.65db，此值只比企業(yè)提出的控制標準63db小10%;振動壓路機振動工作時的振級分別為72.85db和68.45db，平均值為70.65db，比控制標準大約12.1%;因此，在地面施工時，重點要注意振動壓路機工作時的振動控制。
結合壓路機振動速度衰減公式:v=272.74r-1.918，當振心距r=100m時，振速v=3.974×10-2mm/s，介于VC-A和VC-B曲線之間;鉛垂向Z振級衰減公式VLZ=160.378r-0.188，當振源距為100m時，反算出來的振動級為67.519db，接近VC-A曲線限值，在不考慮精密儀器基礎隔振系統(tǒng)的影響，預測值基本符合環(huán)境振動分析儀測量值。
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3結論
1)廠區(qū)內背景振動平均值為56.65db，比企業(yè)提出的控制標準63db小10%，說明設備的控制標準要求比較高;振動壓路機工作時的振級平均值為70.65db，比企業(yè)控制標準大約12.1%;因此振動壓路機作業(yè)應該是今后施工控制的重點。
(2)壓路機引起的地面振動速度和鉛垂向Z振級隨振心距的增大逐漸減小，衰減規(guī)律符合負冪函數(shù)關系曲線。衰減公式分別為振速:v=27.274r-1.918，Z振級:VLZ=82.907r-0.211;預測距振源100m遠精密儀器位置處振速:v=3.974×10-2mm/s，鉛垂向Z振級:VLZ=67.519db;在不考慮精密儀器基礎隔振系統(tǒng)的影響下，預測值基本符合環(huán)境振動分析儀測量值。
(3)為滿足精密儀器振動監(jiān)測需求，應盡快指定統(tǒng)一的國家標準，為環(huán)境振動對精密儀器的影響與評價提供依據(jù)。——論文作者：程琳王長柏*許彪徐丹