钢支撑轴力监测与调节方法

钢支撑轴力监测与调节方法我作为一名在深基坑支护一线干了快十年的现场技术人员，对钢支撑轴力的监测调节可以说感受太深了。干我们这行都知道，深基坑施工最怕的就是围护结构失稳，而钢支撑作为当前最常用的内支撑结构，它的轴力大小直接决定了围护结构的稳定性。我刚参加工作的时候，就亲眼见过一个项目因为加完预加轴力之后就不管了，半个月后轴力掉了近三成，侧壁位移直接超过预警值，幸好发现及时，连夜补压才没酿成大祸。从那之后我就明白，钢支撑的轴力监测和调节绝不是走流程的表面工作，是关乎整个基坑甚至周边群众安全的核心防线。接下来我就结合这些年的现场经验，从作用、监测方法、调节方法到注意事项，一步步把这个事儿说清楚。1钢支撑轴力监测与调节的核心必要性1.1钢支撑的工程应用特性现在城市里修地铁、建超高层，只要是超过十米的深基坑，大多会选用装配式钢支撑作为内支护。和传统混凝土支撑比，它安装快、可回收、成本低，还能灵活调节轴力，这是它最大的优势，但这个优势能不能发挥出来，全看轴力控制得准不准。钢支撑本身是依靠预加的轴力，抵消土体对围护结构的侧压力，把围护结构的位移控制在允许范围内：如果轴力不够，顶不住侧压力，位移超标不说，严重的还会导致基坑坍塌；如果轴力太大，超过钢支撑本身的承载极限，又会导致支撑变形甚至断裂，同样会引发安全事故。1.2轴力动态变化的常见影响因素很多新人刚干的时候会问，为什么加完预加轴力还要一直监测？其实土体的侧压力从来不是一成不变的：基坑往下开挖，每挖一层，应力都会重新分布；下雨之后土体含水量增加，容重变大，侧压力直接上涨；温度变化对轴力的影响更是超出很多人的想象，我之前在南方夏季施工，中午地表温度超过四十度，同一根支撑测出来的轴力比后半夜低温的时候高了近两成，就是钢支撑热胀冷缩导致的。除此之外，活络头的间隙压缩、焊缝的蠕变、周边施工荷载的变化，都会让轴力不停变化，所以绝对不能一劳永逸，必须持续监测、动态调节。1.3监测调节的最终目标说白了就是两个，一个是保证基坑本身的结构安全，给后续施工创造安全条件，另一个就是控制周边环境的变形。现在城市基坑边上不是既有建筑就是地下管线，哪怕几公分的沉降变形，都可能把水管拉裂，把老房子弄出裂缝，所以做好监测调节，本质就是守住安全底线，对项目负责，也对周边的老百姓负责。说完为什么要做这件事，接下来我们就讲具体怎么干，首先就是轴力监测，这是调节的基础，数据准不准直接决定了调节对不对。2钢支撑轴力常用监测方法与现场实施细节2.1主流振弦式传感器监测法这是现在业内用得最多，也最稳定可靠的方法，成本也不高，适合绝大多数项目。2.1.1传感器的安装要点这里有很多新人容易忽略的细节，首先是位置，传感器一定要安装在钢支撑跨中截面的对称位置，最好避开接头和焊缝位置，因为接头位置应力集中，测出来的数值不准。我一般要求最少装两个传感器，对称布置在截面两侧，一个坏了还有另一个兜底，不至于中断监测。然后安装的时候，一定要保证传感器和钢支撑的轴线完全对中，如果歪了，测出来的轴力误差能到10%以上，根本没法用。还有焊接安装的时候，一定要给传感器降温，一边焊一边浇凉水，不然高温会把传感器内部的振弦烧坏。我刚带的那个徒弟，第一次装的时候忘了降温，焊完传感器直接废了，耽误了大半天工期，从那之后所有新人我都要把这个细节强调三遍。2.1.2数据采集与频率要求初始值一定要在安装完成之后，预加轴力之前测，这个基准错了后面全错。预加轴力完成之后立刻测一次初始工作值，接下来在基坑开挖的高峰期，每天至少采集一次数据，如果碰到开挖到设计基底、连续下雨、位移异常的情况，一天要测两到三次，甚至连续监测。拿到数据不能光存起来，还要和围护结构的位移监测数据对比着看：轴力持续下降，一般就是支撑松动或者间隙压缩；轴力突然飙升，大概率是侧压力变大，要警惕位移超标。2.2新兴自动化实时监测方法现在很多周边环境复杂的重点项目，都会用自动化监测，就是把振弦传感器接上无线传输模块，数据直接传到后台监控室，不用人工天天跑现场，还能设置预警值，超标了自动发提醒。优点很多，省人力，实时性强，特别适合那种离既有建筑、重要管线近的项目，但是缺点也很明显，成本比人工监测高不少，还容易受现场施工干扰，比如挖机碰断信号线、停电没信号，都会导致数据中断。所以一般我都会建议，重点风险段用自动化，搭配人工定期校核，普通段用人工监测就够了，不用盲目追新。2.3监测数据的异常校核干现场久了就会发现，不是数据异常就是轴力真的出问题，很多时候是设备本身的问题，比如传感器被施工车辆碰了、接线松了、被水泡了，都会导致数据跳变。所以我每次看到异常数据，第一反应都是先去现场查设备，核对传感器有没有问题，再结合位移数据判断，不能上来就发预警，搞得全员紧张，结果是设备故障，既耽误事又影响心情。之前我们项目就碰到过一次，挖机干活碰松了传感器的接线，数据直接掉了一半，我们差点连夜组织专家论证，结果去现场重新接好线，数据立刻就正常了，纯属虚惊一场。监测的目的就是及时发现轴力异常，发现问题之后就得对症下药进行调节，接下来我就讲讲不同情况下的调节方法和操作要点。3钢支撑轴力的常用调节方法与操作要点3.1预加轴力阶段的初始调节这是整个轴力控制的基础，第一步就走歪了，后面怎么调都不对。3.1.1分级施加的原则很多施工员图快，预加轴力一下子就把千斤顶顶到设计值，这是绝对错误的。我一直要求分级施加：第一次先加到设计值的50%，停下来十五分钟，检查钢支撑的接头有没有错位、焊缝有没有开裂、围护墙顶有没有异常变形，都没问题再加到设计值的80%，再检查一遍，最后再加到设计要求的预加值，一般预加值最多不超过设计轴力的110%，预留出后期轴力损失的空间。分级加的目的就是让钢支撑和接头慢慢受力，消除安装间隙，也避免一次受力太大导致支撑变形或者围护鼓肚。3.1.2初始调节后的复测要求预加轴力完成之后，24小时之内必须复测，因为活络头的间隙、安装的缝隙都会在受力后慢慢压缩，几乎都会发生一定的轴力损失，如果掉幅超过设计值的10%，就必须补压到设计要求。这个24小时复测是我定的铁规，干了这么多年从来没有省过这个步骤，很多项目就是省了这一步，留下了隐患。3.2施工过程中的动态调节基坑开挖过程中轴力一直在变，所以要根据监测数据动态调整。3.2.1轴力损失的补压调节这是最常见的情况，温度下降、土体蠕变、间隙压缩都会导致轴力下降，只要轴力低于设计要求的下限，就必须补压。补压的时候同样不能一次加到位，要分两到三次施加，每次加完停几分钟，观察钢支撑和围护的变形情况，没问题再加。补压的时候还要注意，同一道支撑的两个千斤顶要同步顶，不能一头快一头慢，不然会把支撑顶歪。3.2.2轴力超标的泄压调节很多人只知道补压，不知道轴力太高了还要泄压，其实轴力超标的情况也很常见：比如夏季高温，钢支撑热胀，轴力会涨很多，有时候能超过设计值的20%以上；还有开挖到更深土层的时候，侧压力突然增大，也会导致轴力超标。轴力长期超过钢支撑的承载极限，会导致支撑弯曲，甚至发生脆断，非常危险。泄压的时候要慢慢降，每次泄10%左右，测一次轴力，观察一次位移，直到降到合理范围，绝对不能一下子把压力全泄掉，那会直接导致围护结构失稳，出大事。3.3特殊工况的调节技巧这些都是我在现场摸出来的实用经验：比如连续雨季之后，土体软化，侧压力普遍升高，这个时候要全面复测所有支撑的轴力，该补就补该泄就泄，不能等；北方冬季施工，温度低，钢支撑收缩，一夜之间轴力掉十几个点很正常，所以要增加监测频率，每天早晚各测一次，及时补压；靠近既有建筑和管线的区段，轴力可以比设计值稍微提高5%到10%，更好的控制变形，避免周边沉降超标。讲完了具体方法，还要说说现场作业里容易踩的坑，这些都是多年经验攒出来的提醒。4现场作业的常见误区与安全注意事项4.1监测环节的常见误区第一个误区就是省钱省事，一根支撑只装一个传感器，坏了就断监测，非常被动；第二个就是安装位置不对，装在接头或者焊缝位置，数据误差太大，起不到监测作用；第三个就是长期不校准，传感器用几个月，零点漂移了都不知道，测出来的数据根本不准。4.2调节环节的常见误区最常见的就是只看千斤顶的读数，不看传感器的实测轴力。千斤顶本身和活络头之间有摩擦力，实际轴力往往比千斤顶读数低10%到15%，很多工地千斤顶显示加够了，实际才到设计的七八成，就是这个原因，所以一定要以传感器的实测值为准，不能拿千斤顶读数当最终结果。还有就是调节的时候不关注周边变形，调完就走，不对位移进行复核，不知道调节有没有达到预期效果。4.3作业的安全要求这个是重中之重，调节轴力的时候，钢支撑下方绝对不能站人，千斤顶一定要安装防护装置，作业人员要站在钢支撑的侧面操作，绝对不能正对活络头和千斤顶。我之前听同行说过，一个工地调轴力的时候，千斤顶滑脱，正对的工人被砸伤，出了重大安全事故，所以这个安全要求不管说多少遍都不为过，干现场的，安全永远是第一位的。结语总的来说，钢支撑轴力的监测与调节，技术门槛不算高，也没有什么特别复杂的新工艺，核心就是两个词，一个是认真，一个是动态。监测要认真测、认真核对数据，调节要根据轴力和变形的变化动态调整，不能一劳永逸。它就像