淺述基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)綜合監(jiān)測(cè)

王荷英

【摘 要】本文闡述了深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)工程的多種監(jiān)測(cè)技術(shù)措施,結(jié)合工程實(shí)例對(duì)出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行分析并提出應(yīng)急措施。

【關(guān)鍵詞】深基坑 圍護(hù)結(jié)構(gòu)工程 監(jiān)測(cè)

【中圖分類號(hào)】TU【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高速發(fā)展,城市道路中的下穿通道也越來(lái)越多,由于受到周圍環(huán)境限制,沒有足夠的空間,這些下穿通道工程需設(shè)計(jì)合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)。并要以最小的投資,最短的工期,達(dá)到設(shè)計(jì)要求。保守的設(shè)計(jì)可以在一定程度上減小圍護(hù)工程的風(fēng)險(xiǎn),但經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)較大。由于巖土性質(zhì)的不確定性及周圍的環(huán)境變化等原因,加之施工中可能出現(xiàn)一些問(wèn)題,目前國(guó)內(nèi)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)工程事故屢見不鮮,因此在開挖過(guò)程中加強(qiáng)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)尤為重要。

一、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移監(jiān)測(cè)使用的儀器是測(cè)斜儀。測(cè)斜儀由測(cè)斜管、測(cè)斜探頭和數(shù)字式測(cè)讀儀三部分組成,是一種可以精確地測(cè)量沿鉛垂方向土層或圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部水平位移的工程測(cè)量?jī)x器,可以用來(lái)測(cè)量單向位移,也可以測(cè)量雙向位移,再由兩個(gè)方向的位移求出其矢量和,得到位移的最大值和方向。

1、測(cè)斜管的埋設(shè)

(1)圍護(hù)樁內(nèi)的測(cè)斜管在吊放鋼筋籠之前,就綁扎在鋼筋上,隨鋼筋籠一起放入樁孔內(nèi);土體內(nèi)的測(cè)斜管就在預(yù)定的測(cè)斜管埋設(shè)位置鉆孔。根據(jù)基坑的開挖總深度,確定測(cè)斜管孔深。即假定基底標(biāo)高以下某一位置處圍護(hù)結(jié)構(gòu)后的土體側(cè)向位移為零,并以此作為側(cè)向位移的基準(zhǔn)。

(2)安裝測(cè)斜管時(shí),隨時(shí)檢查其內(nèi)部的一對(duì)導(dǎo)槽,使其始終分別與坑壁走向垂直或平行。測(cè)斜管頂部和底部都要裝上蓋子,防止砂漿、泥漿及其他雜物入內(nèi)。

(3)測(cè)斜管固定完畢后,用清水將測(cè)斜管內(nèi)沖洗干凈,將探頭模型放入測(cè)斜管內(nèi),沿導(dǎo)槽上下滑行一遍,以檢查導(dǎo)槽是否暢通無(wú)阻,滾輪是否有滑出導(dǎo)槽的現(xiàn)象。由于測(cè)斜儀的探頭十分昂貴,在未確認(rèn)測(cè)斜管導(dǎo)槽暢通時(shí),不允許放入探頭。

(4)測(cè)量測(cè)斜管管口坐標(biāo)及高程,做出醒目標(biāo)志,以利保護(hù)管口?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量前務(wù)必按孔位布置圖編制完整的鉆孔列表,以與測(cè)量結(jié)果對(duì)應(yīng)。

2、操作要點(diǎn)

(1)連接探頭和測(cè)讀儀。在連接測(cè)讀儀的電纜和探頭時(shí),要使用原裝扳手將螺母接上。檢查密封裝置、電池充電情況(電壓)及儀器是否能正常讀數(shù)。當(dāng)測(cè)斜儀電壓不足時(shí)必須立即充電,以免損傷儀器。

(2)將探頭插入測(cè)斜管,使?jié)L輪卡在導(dǎo)槽上,緩慢下至孔底以上0.5 m處。注意不要把探頭降到套管的底部,以免損傷探頭。測(cè)量自下而上地沿導(dǎo)槽全長(zhǎng)每隔0.5 m測(cè)讀一次。為提高測(cè)量結(jié)果的可靠度,每一測(cè)量步驟中均需一定的時(shí)間延遲,以確保讀數(shù)系統(tǒng)與環(huán)境溫度及其他條件平穩(wěn)。

(3)測(cè)量完畢后,將探頭旋轉(zhuǎn)180°,插入同一對(duì)導(dǎo)槽,按以上方法重復(fù)測(cè)量,前后兩次測(cè)量時(shí)的各測(cè)點(diǎn)應(yīng)在同一位置上;在這種情況下,兩次測(cè)量同一測(cè)點(diǎn)的讀數(shù)絕對(duì)值之差應(yīng)小于10%,且符號(hào)相反,否則應(yīng)重測(cè)本組數(shù)據(jù)。

二、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力、支撐軸力測(cè)量

圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力、支撐軸力監(jiān)測(cè)就是用鋼筋計(jì)對(duì)樁身鋼筋和鎖口梁鋼筋中較大應(yīng)力斷面處應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè),同時(shí)對(duì)錨桿和鋼筋混凝土及鋼筋內(nèi)支撐受力狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè),以防止圍護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性破壞。

1、鋼筋計(jì)的工作原理

當(dāng)鋼筋計(jì)受軸力時(shí),引起彈性鋼弦的張拉變化,改變鋼弦的振動(dòng)頻率,通過(guò)頻率儀測(cè)得鋼弦的頻率變化即可測(cè)出鋼筋所受作用力的大小,換算而得混凝土結(jié)構(gòu)或鋼支撐所受的力。

2、鋼筋計(jì)的安裝

圍護(hù)樁內(nèi)的鋼筋計(jì)焊接在鋼筋籠主筋上,當(dāng)作主筋的一段,焊接的面積不應(yīng)少于鋼筋的有效面積。在焊接鋼筋計(jì)時(shí),為避免熱傳導(dǎo)使鋼筋計(jì)零漂增加,需采取冷卻措施,可用濕毛巾或流水冷卻。鋼支撐的鋼筋計(jì)是焊接在端頭附近,兩側(cè)對(duì)稱各布置一個(gè)。

三、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)土壓力監(jiān)測(cè)

樁側(cè)土壓力的監(jiān)測(cè)通常是在樁墻迎土面埋設(shè)土壓力傳感,通過(guò)相應(yīng)的接收儀器來(lái)讀取所需的數(shù)據(jù)。

1、土壓力計(jì)的工作原理

土壓力計(jì)使用雙膜鋼弦式。工作原理跟鋼筋計(jì)基本相同,其接觸面對(duì)變化不大的土壓力較為敏感,受力時(shí)引起鋼弦振動(dòng)或應(yīng)變片變形,弦的自振頻率也發(fā)生變化。利用脈沖激勵(lì),使鋼弦起振,并接收其頻率。按事先標(biāo)定的“壓力—頻率”關(guān)系曲線,即得出作用在土壓力計(jì)上的壓力值。

2、土壓力計(jì)的安裝

測(cè)量側(cè)壓力時(shí),土壓力計(jì)綁扎于鋼筋上,接觸面緊貼土體一側(cè)。但根據(jù)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn),土壓力計(jì)綁扎在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的鋼筋上,成功的把握不是很大,因?yàn)樵跐不炷習(xí)r,難以保證混凝土不包裹土壓力計(jì)。最好的安裝方法還是在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外面鉆孔埋設(shè)土壓力計(jì),并在孔中注入與土體性質(zhì)基本一致的物質(zhì),填實(shí)空隙。

四、工程實(shí)例

1、工程概況

杭州市錢江路地下通道工程四標(biāo)段隧道主體結(jié)構(gòu)劃分為10段,其中U型槽(K4+060～K4+190)劃分為4段,分段長(zhǎng)度為30m～40m不等,基坑開挖深度最深為7.5m;暗埋段(K4+190～K4+510)劃分為6段,分段長(zhǎng)度30m、40m、89m、75m、66m不等,超過(guò)40m的節(jié)段中間設(shè)置后澆帶,暗埋段基坑開挖深度7.5m～10.9m。根據(jù)基坑開挖深度不同,本次設(shè)計(jì)臨時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用土釘墻支護(hù)(開挖深度在3m～7m)和鉆孔灌注咬合樁(開挖深度大于7m)。本標(biāo)段基坑開挖均為明挖順作法施工,支撐體系采用現(xiàn)澆鋼筋砼圍檁及內(nèi)支撐,鋼筋砼內(nèi)支撐根據(jù)結(jié)構(gòu)開挖深度不同,挖深在10m以下布置一道鋼筋砼支撐,挖深10.5m時(shí)布置二道鋼筋砼支撐,橫向間距14m～18m不等。

2、數(shù)據(jù)分析

施工過(guò)程中發(fā)生一次異常情況。根據(jù)當(dāng)天的監(jiān)測(cè)報(bào)告,有多處監(jiān)測(cè)值異常。支撐軸力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)變化曲線見圖1。

(1)內(nèi)支撐梁上的軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)GJ5處軸力值達(dá)到了5 850 kN,此處軸力設(shè)計(jì)值為7181 kN,超過(guò)了軸力報(bào)警值5745 kN。

(2)與GJ5鄰近的支撐梁位移監(jiān)臨測(cè)點(diǎn)DH3的位移變化速率達(dá)到了2.5 mm/d,大于2 mm/d的報(bào)警值,累計(jì)位移未超過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算值。

(3)圍護(hù)樁頂面水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)D6的變化速率為2.1 mm/d,大于報(bào)警值2 mm/d;累計(jì)位移5 mm小于設(shè)計(jì)計(jì)算值24.5 mm。D7點(diǎn)的變化率為2.5 mm/d,大于報(bào)警值2 mm/d;累計(jì)位移4.5 mm小于設(shè)計(jì)計(jì)算值24.5 mm。

(4)深層土體位移臨測(cè)點(diǎn)CX4的變化速率為8.3 mm/d,大于報(bào)警值2 mm/d;累計(jì)位移11.5 mm小于設(shè)計(jì)計(jì)算值70 mm。

3、原因分析與應(yīng)急措施

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員對(duì)整個(gè)支護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行全面的檢查,發(fā)現(xiàn):與監(jiān)測(cè)點(diǎn)GJ5,DH3鄰近的一根聯(lián)系梁發(fā)生豎向裂縫。

應(yīng)急措施為: 停止該區(qū)域土方開挖,并把已開挖到坑底的部位暫時(shí)向上回填3 m。

在以后的開挖中,施工單位嚴(yán)格按照支護(hù)設(shè)計(jì)要求開挖。數(shù)天以后,各監(jiān)測(cè)數(shù)值開始逐漸回穩(wěn)。兩個(gè)月后,軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)GJ5處軸力值為5 333 kN,環(huán)梁位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)DH3的位移變化速率為0 mm/d,各點(diǎn)的監(jiān)測(cè)值基本穩(wěn)定。

五、結(jié)語(yǔ)

監(jiān)測(cè)控制是基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)工程中不可或缺的重要組成部分。在圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工中,對(duì)各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的控制是一項(xiàng)十分嚴(yán)肅的工作,它不僅檢驗(yàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)計(jì)算是否可靠,同時(shí)也是確定施工組織和流程是否合理,也是保證周圍環(huán)境安全的主要依據(jù)。應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)工程自身的特點(diǎn)、監(jiān)測(cè)目的、周邊要求,結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)制定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目等級(jí),按不同的變形標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

參考文獻(xiàn):

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