深基坑開挖支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測技術(shù)

摘 要：文章主要是分析了深基坑施工中支護(hù)結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上講解了支護(hù)結(jié)構(gòu)分析與監(jiān)測技術(shù)，望可以為有關(guān)人員提供到一定的參考和幫助。

關(guān)鍵詞：深基坑施工;支護(hù)結(jié)構(gòu);監(jiān)測技術(shù);研究

中圖分類號(hào)：TU753 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 前言

當(dāng)前我國城市化進(jìn)程的不斷加快，使得地下空間的應(yīng)用是能夠有效緩解城市土地緊缺的問題。城市中的交通、高層建筑以及地下停車場等的系統(tǒng)項(xiàng)目不斷增多的情況下，使得地基中存在的相關(guān)問題也變得更為重要。深基坑工作是高層建筑中重要的基礎(chǔ)，為此為能夠更好推動(dòng)到城市的發(fā)展，文章對深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)以及檢測技術(shù)展開了研究和探討。

1 深基坑施工中支護(hù)結(jié)構(gòu)

在進(jìn)行深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的施工過程中，應(yīng)當(dāng)要嚴(yán)格的按照專家論證的施工方案進(jìn)行施工。除了保證基坑支護(hù)系統(tǒng)本身的穩(wěn)定和安全外，還必須保證施工過程中的鋪裝準(zhǔn)備工作和基坑施工的后續(xù)質(zhì)量。在基坑施工期間，有必要嚴(yán)格控制成孔和清孔的施工處理措施。在施工期間，要保證施工的整體質(zhì)量，特別是在降低鋼籠時(shí)，要保證下降的速度和穩(wěn)定性，才可以有效的保證樁的后續(xù)施工效益。在支樁施工中還應(yīng)做好成孔、清孔的準(zhǔn)備工作，做好鋼筋籠安裝、制作、澆筑的質(zhì)量控制工作，這樣才能保證施工樁的整體質(zhì)量。在支撐樁施工中，可以采用SMW施工法進(jìn)行處理，但施工過程中需要采用插入h型鋼的水泥攪拌法，同時(shí)攪拌要均勻，攪拌前水泥水泥比和水泥良率的數(shù)據(jù)要合理。在深基坑支護(hù)施工過程中，涉及到許多施工技術(shù)。在具體的應(yīng)用中，要根據(jù)實(shí)際需要對施工進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，并可以依據(jù)施工的現(xiàn)場做好相關(guān)施工質(zhì)量控制的措施，才能夠有效的保證到了整體施工質(zhì)量。

1.1 拉錨式支護(hù)施工

在工業(yè)建筑、民用建筑的基坑施工中，錨桿拉拔施工技術(shù)具有較高的應(yīng)用價(jià)值，因此在具體工程中的應(yīng)用頻率相對較高。從具體施工方法來看，可分為兩類。首先屬于地錨處理，借助地錨和建筑結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)地錨固定處理，整體結(jié)構(gòu)相對簡單固定。本施工技術(shù)的主要特點(diǎn)是在基坑施工過程中不需要使用任何錨桿。基坑本身的深度比較高，所以對土層深度的要求也比較高。采用另一種錨桿施工方式作為施工支護(hù)，采用錨桿支護(hù)方式的安全效益，實(shí)現(xiàn)了土體加固，實(shí)現(xiàn)了錨碇基坑錨桿超出臨界滑動(dòng)面層的覆膜變形，該施工技術(shù)的主要特點(diǎn)是相對較小;其建設(shè)規(guī)模較大，建設(shè)成本高，方便快捷的特點(diǎn)突出，因此，可以應(yīng)用于一些中小型建設(shè)項(xiàng)目。

1.2 土釘支護(hù)施工

土釘墻在混凝土施工中的應(yīng)用主要是灌注土釘墻、土釘墻和混凝土結(jié)構(gòu)表面的施工，土釘墻支護(hù)等施工技術(shù)的固定，可以實(shí)現(xiàn)土體的過程，可以有效地防止土體的移動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)的加筋土壓力問題，可以直接向同時(shí)釋放的壓力，更好地保證到了邊坡和深基坑本身的穩(wěn)定性。這種施工工藝具有成本低、材料成本低、施工效率高的優(yōu)點(diǎn)，因此整體成本較低。同時(shí)，施工成果具有較強(qiáng)的韌性和廣泛的應(yīng)用。它幾乎可以用于任何類型的建筑。但是拔錨支護(hù)的施工成本比拔錨支護(hù)高，需要根據(jù)其實(shí)際的施工條件由環(huán)境決定。

1.3 懸臂式支護(hù)施工

與上述兩種支護(hù)施工方案相比，懸臂支護(hù)施工方案不需要任何支護(hù)結(jié)構(gòu)，特別是對錨桿和支護(hù)要求不高。對于一些建筑工程，特別是具有理想土體的工程，不需要物質(zhì)支撐。在懸臂施工方案中，平衡體主要用于施工坑內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對抗性加固處理。平衡體的使用是為了保證整個(gè)基坑能夠保持平衡，不會(huì)由于土層的移動(dòng)而產(chǎn)生位移或變形，土體的穩(wěn)定性相對較高。懸臂支護(hù)施工技術(shù)應(yīng)用范圍有限，通常應(yīng)用于土質(zhì)較理想的工程中，其在軟土中的應(yīng)用效果并不理想，甚至需要連接如土釘墻等輔助支護(hù)，應(yīng)用范圍限制較高，因此很難對軟土產(chǎn)生相應(yīng)的效果，由于對基坑本身的深度要求較高，因此在小基坑工程中難以應(yīng)用，施工成本相對較低。這一費(fèi)用適用于所有項(xiàng)目。

2 支護(hù)結(jié)構(gòu)分析與監(jiān)測技術(shù)

2.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形分析是基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)分析的關(guān)鍵，是造成其他變形的根本原因。本工程主要是采用到了地下連續(xù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)。它有著施工速度快、噪音低、施工面小等的優(yōu)勢，和可靠近建筑物和12 m以上的管道等優(yōu)點(diǎn)。適用于深基坑的施工，地下連續(xù)墻容易產(chǎn)生較大的橫向變形，造成周圍土體和建筑物的較大沉降。因此，地下連續(xù)墻的變形控制是工程變形預(yù)測與控制中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，對支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測有著十分重要的意義。計(jì)算結(jié)果與實(shí)測結(jié)果符合一般地下連續(xù)墻的變形規(guī)律?；旧?，地下連續(xù)墻底部位移為零（測得深度不達(dá)到地下連續(xù)墻底部，測得損失），頂部位移較小，整體位移方向，而深基坑水平位移監(jiān)測站指向的基坑變形通常布置在中心截面，盡量避免支承位置的剛度約束。傾斜管道的埋深、成活率和成活深度對監(jiān)測工作的實(shí)施效果有重要影響。在土體變形監(jiān)測中，存活深度低，監(jiān)測效果差。深部水平位移測量側(cè)向測斜儀是常用的，是一種能準(zhǔn)確測量地層沿垂直方向或水平方向位移的支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部工程測量儀器，通常在計(jì)算位移時(shí)在底部零點(diǎn)處，根據(jù)測斜儀每0.5 m偏移量測一次，通過累積曲線得出整體變形情況，工程地下連續(xù)墻深度可達(dá)60 m，測斜管實(shí)際埋于墻后土壤中的深度僅為44 m。土方開挖完成后，44 m處位移高達(dá)10 mm。為了獲得更準(zhǔn)確可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并與擋土墻的變形數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，墻后埋設(shè)的測管深度應(yīng)達(dá)到地下連續(xù)墻的深度。在實(shí)際監(jiān)測中，通常以底部為位移零點(diǎn)進(jìn)行位移累積計(jì)算。當(dāng)測斜儀深度不足或生存深度不足時(shí)，該方法不再適用。在實(shí)際的項(xiàng)目中，頂部的水平位移測斜儀可以測量，和缺乏深度的頂部被列為位移的位移曲線，也就是說，曲線變換，為了使頂部位移和位移測量是一致的，因此，通過測斜儀能夠得到墻體底部的水平位移，繪制出更合理的墻體變形曲線。由于地質(zhì)勘探和土工試驗(yàn)獲得的土體參數(shù)與工程的實(shí)際狀態(tài)之間存在了一定的差異，可以通過反分析方法對土體參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而預(yù)測基坑的變形數(shù)據(jù)。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測的變形信息，確定土體參數(shù)，模擬下一步開挖施工條件，指導(dǎo)施工。這樣，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，應(yīng)及時(shí)制定對策，保證基坑的安全，并將信息反饋給設(shè)計(jì)，可為同類工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)安全的目的。地下連續(xù)墻的變形控制采用累積位移控制和變化率控制雙重控制標(biāo)準(zhǔn)。在緊急情況下，擋土墻結(jié)構(gòu)的變形速度迅速增加，措施的響應(yīng)時(shí)間短。當(dāng)變化率超過警戒值時(shí)，必須發(fā)出第一次警告。

2.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力

當(dāng)前由于基礎(chǔ)坑工程建設(shè)逐步受強(qiáng)度控制的限制，因此尚未涉及板坯結(jié)構(gòu)的監(jiān)測和評估。保持結(jié)構(gòu)的內(nèi)部力變化是評估結(jié)構(gòu)安全的最直接且可靠的手段。當(dāng)前對保留結(jié)構(gòu)的內(nèi)部力的研究主要是從時(shí)刻控制的角度。在測量的增強(qiáng)恢復(fù)力矩的基礎(chǔ)上，這樣能夠有效的避免了時(shí)刻的繁瑣計(jì)算。在本文中，根據(jù)接地連續(xù)墻體增強(qiáng)件的應(yīng)力和突出側(cè)混凝土的應(yīng)力計(jì)算值，然后計(jì)算加固和層壓側(cè)混凝土的應(yīng)力和測量值。極地彎曲構(gòu)件的故障過程可以分為幾個(gè)階段：第一級是跳閘區(qū)中混凝土變形的發(fā)育階段，股線側(cè)混凝土的拉伸應(yīng)變接近終極拉伸應(yīng)變，應(yīng)力達(dá)到終極拉伸應(yīng)變，壓力達(dá)到拉伸強(qiáng)度，裂縫即將出現(xiàn);第二階段是混凝土出口的裂縫，裂紋傳播和痕量區(qū)域。鋼棒的拉伸應(yīng)力顯著增加，負(fù)荷繼續(xù)增加;第三階段是鋼筋的汽提。應(yīng)迅速增加拉力，突出側(cè)的混凝土應(yīng)繼續(xù)裂紋，中心軸應(yīng)移動(dòng)，應(yīng)減少壓力調(diào)節(jié)直至混凝土壓縮，混凝土被壓碎，并將混凝土壓碎，以及部件的承載力丟失。本規(guī)范中，隔板強(qiáng)度控制報(bào)警值由突出側(cè)鋼筋設(shè)置，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。當(dāng)驅(qū)動(dòng)側(cè)鋼筋達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，構(gòu)件已處于相鄰破壞的第二階段。在此之前，混凝土出口引起的應(yīng)力明顯增加。如果現(xiàn)階段不警惕，加強(qiáng)監(jiān)測，可能會(huì)損失足夠的反應(yīng)時(shí)間，在實(shí)際工程中，根據(jù)混凝土的抗拉強(qiáng)度，近似拉應(yīng)變相對保守，以近似極限拉應(yīng)變?yōu)榈谝粋€(gè)預(yù)警控制值。由于加固和混凝土的變形是協(xié)調(diào)的，因此可以根據(jù)嵌入在隔膜壁中的應(yīng)變計(jì)測量的應(yīng)變值來計(jì)算張力側(cè)邊緣處的混凝土的菌株，與膜片壁嵌入，與截面尺寸和加強(qiáng)設(shè)計(jì)相結(jié)合?；炷恋淖畲罄鞈?yīng)變可用作監(jiān)測內(nèi)容，然后參與到了評估和預(yù)警。

2.3 支撐軸力

在鋼筋籠中，傾斜管與主加固相結(jié)合，在基坑外形成樁后進(jìn)行測量，在增強(qiáng)應(yīng)力和變形方面，主要選擇樁和樁的變形觀測，所用樁需用加固儀進(jìn)行測量，以確保測功指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)。鋼支架施工時(shí)，應(yīng)采用截面大于5 m的鋼筋，施工過程中，鋼筋應(yīng)力集中，串列連接，每段布置兩根鋼筋，采用VW-1型振弦頻率計(jì)。鋼筋混凝土支架的軸力監(jiān)測通常采用鋼應(yīng)變片或混凝土應(yīng)變片，應(yīng)變片可直接埋入到了結(jié)構(gòu)內(nèi)部當(dāng)中，試件選用到一些較為均勻的材料位置，這樣才可以有效的避免到了剛度大的位置，以保證試驗(yàn)的順利進(jìn)行為了提高測試點(diǎn)的精度和保護(hù)，通常在試件上預(yù)埋四個(gè)鋼制儀器，安裝在混凝土支架四角的受力鋼筋上，因此，如果條件允許，數(shù)據(jù)處理時(shí)可補(bǔ)充混凝土應(yīng)變片進(jìn)行一個(gè)校核，傳感器的埋置部分應(yīng)當(dāng)有效的避開一些剛度較大的零件。目前，支架軸力控制報(bào)警值是根據(jù)軸力設(shè)計(jì)值設(shè)定的。在大多數(shù)情況下，其可以有效的滿足到了監(jiān)測要求，但附加彎矩有較大的混凝土支撐。如果四個(gè)應(yīng)變片仍設(shè)置在四個(gè)角上，則通過計(jì)算平均值，軸向力已失去評估。此時(shí)，必須考慮附加彎矩的影響。根據(jù)實(shí)測應(yīng)變，混凝土支護(hù)作為一種受力受彎構(gòu)件，在實(shí)際工程中，對于大開挖深度和大彎矩難以控制單層或雙層混凝土支撐大型基坑。

3 結(jié)束語

由上可知，支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移以及變形是基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中重要的組成部分，其也能夠有效保障到支護(hù)施工的收益。由于基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)施工方案較多，為此在施工過程中應(yīng)當(dāng)依據(jù)工程實(shí)際情況選擇合適的施工方案，才能夠確保到施工的質(zhì)量，保障施工的效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]張建國.微型鋼管樁在基坑支護(hù)中的施工應(yīng)用研究[J].工程與管理科學(xué)，2021（6）：64-66.

[2]吳培元.深基坑開挖支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測分析[J].智能城市，

2020（9）：174-175.

作者簡介：郭冠男（1994-），男，遼寧營口人，本科，助理工程師（市政工程方向），研究方向：土木工程。