深基坑内支撑体系轴力监测探讨(精华).doc

2009 年度优秀科技论文(技术总结)深基坑内支撑体系轴力监测探讨深基坑内支撑体系轴力监测探讨【内容提要】 针对武汉市轨道交通二号线一期工程循礼门站地铁车站土建工程的基坑支撑体系的 轴力监测情况.在以下本人简单的介绍一下在施工过程中遇到的问题解决办法.【关 键 词】 钢支撑,混凝土支撑,轴力计,应力计 1.工程概况 1.工程概况 循礼门车站为标准地下两层车站,地下一层为站厅层;地下二层为站台层.外包总长 182m,标准 段外包宽 29m.站台为地下两层岛式站台,主体建筑面积为 10191.1m ,出入口通道,风道(风亭)建 筑面积为 3272.2m,车站主体建筑面积 13463.3m. 车站主体结构采用明挖法施工,在跨越京汉大道段采用盖挖顺作法施工 .沿车站长度方向(由 解放大道向京汉大道方向)依次分别开挖施工.车站主体结构采用钢筋混凝土箱型结构,围护结构 采用地下连续墙加内支撑,围护结构与主体结构采用复合墙的连接方式.车站主体设全外包防水层. 盖挖段基坑底部采用旋喷被动区土体加固,加固厚度为坑底 3 米. 本站位于汉口解放大道与京汉大道之间的江汉路正下方,平行于江汉路布设.基坑东南侧为房 地产开发商和记黄埔用地;基坑周边主要建(构)筑物有:基坑西侧的循礼门地下通道,基坑东侧 的京汉大道上轻轨 1 号线桥梁区间,基坑西南侧大润发商场,基坑西北侧 30 层武汉船舶工业公司大 楼,基坑东北 28 层的世纪大厦大楼. 2.设计背景 2.设计背景 本车站位于武汉市解放大道与京汉大道之间的江汉路上, 江汉路北侧为武汉船舶工业公司用地, 后面是一栋 30 层的高层建筑,南侧为地面 3 层,地下 1 层砼框架结构的大润发超市,已建成的轻轨 一号线江汉路站位于站位的东北角.车站所处的位置以北为解放大道,以南为京汉大道,车流量大. 由于该工程基坑所在位置处于闹市区,基坑西南侧大润发商场和轻轨桥墩距离基坑 2-3m,周 围的高大建筑物距离基坑较近,所以基坑的支撑体系采用了围护结构与内支撑共同作用的体系.所 以在后续的开挖和主体施工过程中,内支撑体系的轴力监测是非常重要的一项内容,尤其是开挖阶 段的轴力监测,会为后阶段的施工起到一定的指导作用. 3.轴力监测方案及实施 3.轴力监测方案及实施 混凝土支撑: 3.1 混凝土支撑: (1)采用振弦式钢筋应力计进行轴力监测. (2)根据围护结构施工图纸中的设计,在 11 个断面安装钢筋计,所以在实际安装过程中,依 次将 22 个钢筋应力计安装在了 11 道混凝土支撑内,且安装在同一截面,该截面上下侧各安装 1 支. (3) 钢筋应力计应安装在截断支撑主筋的部位, 并与两端进行搭接焊. 但由于现场的条件限制,第 1 页 共 5 页22009 年度优秀科技论文(技术总结)深基坑内支撑体系轴力监测探讨主筋不能截断,因此考虑如果通过小段钢筋将钢筋计平行焊接在主筋旁边,则会影响监测效果,这 样则会使钢筋内力传力不明确,不能得到真实的监测结果.因此采用将钢筋计绑扎在截面的上下侧, 利用变形协调的原理,可计算出混凝土的应变值,从而换算出整个截面乃至整道支撑的轴力值.为 了有利于钢筋计与混凝土的变形协调,在安装过程中,每个钢筋计的两端都焊接了一小段 20-22 的螺纹钢.如图 1,图 2 所示所示.图 1 钢筋计端头处理 (4)混凝土支撑轴力的计算公式为:图 2 钢筋计绑扎N=AEc F Ag EgF = K ( f 2 f 02 )N-混凝土支撑轴力; A-混凝土支撑截面面积; F-钢筋计内力;Ag -钢筋计截面面积; Eg -钢筋计弹性模量;f-钢筋计本次频率; K-钢筋计标定系数Ec -混凝土弹性模量; f 0 -钢筋计初始频率;因为整个截面既有混凝土也有钢筋,所以实用截面模量和截面面积时应分别考虑混凝土和钢 筋,但由于钢筋截面总面积相比支撑截面面积来说极小,为了简便计算,可以忽略.故将整个截面视 为混凝土,利用混凝土弹性模量计算截面应力. (5)监测时,由于在开挖刚开始时,土体对于基坑周边的地下连续墙的支撑作用立即消失,内 侧土压力卸荷,开挖面以上的土压力由静止土压力迅速变为主动土压力,为了达到平衡,卸下的这 一部分土压力转嫁给了混凝土支撑梁.所以在开挖开始的一段时间里,混凝土轴力会急速增加.这 一截断,应对轴力进行 1 天 1 次的监测工作,必要时进行 1 天 2 次或多次的监测.保障施工安全与 施工进度的正常运行.待开挖一段时间后,该段的开挖面以上的地连墙暴露了一段时间,所受外力第 2 页 共 5 页2009 年度优秀科技论文(技术总结)深基坑内支撑体系轴力监测探讨与自身的变形趋于了稳定,或者变化速率极小,此时可以对监测频率进行必要的调整,即 3 天 1 次 或一周 1 次的监测工作.具体的频率应视测量结果而定. 3.2 钢支撑: 3.2 钢支撑: (1)采用振弦式轴力计. (2)与混凝土支撑轴力监测一样,将轴力计安装在了 11 个断面,即 11 道支撑上.安装的轴力 计的量程即吨位必须大于该层支撑的设计轴力.所以轴力计吨位分为 250T,350T 和 500T 三个级别, 分别安装在二,三和第四道支撑上.如图所示轴力计平面布置:图 3 轴力计平面图 (3)本工程应用轴力计来量测钢支撑的轴力, 武汉市轨道交通二号线一期工程施工图设计循 礼门站结构施工图 (02209-s-JG-01-035,02209-s-JG-01-036 和 02209-s-JG-01-037) .轴力计通 过安装架来固定在钢支撑的端头.轴力计安装见下图所示:钢管支撑 出线口 轴力计支架图 4 轴力计安设示意图轴力计托盘的中心应与钢支撑的轴线对中,防止因为偏心对监测结果产生的影响. (4)钢支撑和轴力计安装后,即可确定支撑的轴向荷载和偏心荷载.钢支 撑变形主要体现在钢 线法和水准法量测 支撑的位移上,采用视准第 3 页 共 5 页2009 年度优秀科技论文(技术总结)深基坑内支撑体系轴力监测探讨图 5 轴力计安装 (5)钢支撑轴力计算公式为:F = K ( f 2 f 02 )F-钢支撑轴力; f-轴力计本次频率; K-轴力计标定系数f 0 -轴力计初始频率;(6)本项目观测周期定为:地下连续墙开挖期间每三天观测一次.土方开挖深度 3 米前每五天 观测一次;开挖达 3 米以下至基坑坑底期间,每周观测二三次;基础施工期间每周观测一次;基 坑稳定维护观测期间每 1015 天观测一次.当出现异常时进行加密观测或连续监测. 应该注意的问题: 3.3 应该注意的问题: (1)温度:本工程位于武汉市区.由于开挖时正处于夏季,一天中气温温差变化较大,早中 晚的温度变化对支撑体系的影响不能忽略,尤其对钢支撑的热胀冷缩效应明显.混凝土支撑轴力的 监测值和温度的变化存在直接的关系,测试温度和初测温度差距越大,所测算的轴力和