劉 義,朱武衛(wèi),楊 焜,席 宇,楊 曉,李 哲,李又云
(1.陜西省建筑科學(xué)研究院有限公司,陜西 西安 710082; 2.長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院,陜西 西安 710064)
在基坑工程中,支護(hù)結(jié)構(gòu)承受的主要荷載為土壓力,準(zhǔn)確獲得土壓力數(shù)據(jù)是進(jìn)行土壓力理論研究的基礎(chǔ)。土具有復(fù)雜的工程特性,土壓力的大小和分布是土體與支護(hù)結(jié)構(gòu)相互作用的結(jié)果,和土的物理力學(xué)性質(zhì)、土與支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移、支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度等均有直接關(guān)系[1]。目前,支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的土壓力一般是根據(jù)庫(kù)倫(Coulomb)或朗肯(Rankine)經(jīng)典土壓力理論進(jìn)行計(jì)算,是基于土體極限平衡狀態(tài)下推導(dǎo)得到的,同時(shí)也沒(méi)有考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)位移對(duì)土壓力的影響[2-3]。這與土壓力的實(shí)際分布情況有較大差異。
為了研究土壓力的分布規(guī)律,國(guó)內(nèi)眾多高校和科研院所開(kāi)展了大量試驗(yàn)研究,通過(guò)各類裝置進(jìn)行土壓力測(cè)量,并據(jù)此提出了一些計(jì)算理論、研究思路和對(duì)經(jīng)典土壓力理論的修正方法,促進(jìn)了土壓力理論和基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的發(fā)展。
本文對(duì)現(xiàn)有的土壓力測(cè)試方法及裝置進(jìn)行了總結(jié),分析了現(xiàn)有土壓力試驗(yàn)裝置在應(yīng)用中存在的問(wèn)題,提出了基于土壓力盒的“注漿帶法”原位測(cè)試裝置,并將之應(yīng)用于西安火車站北廣場(chǎng)基坑工程中,驗(yàn)證了其實(shí)用性和有效性。
根據(jù)土壓力的試驗(yàn)量測(cè)方式可以將目前的測(cè)試方法分為間接法和直接法。
間接法主要有兩種形式,一是通過(guò)測(cè)量縱向受力鋼筋應(yīng)力計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力進(jìn)而反演得到側(cè)土壓力,二是沿垂直坡面設(shè)水平拉筋,通過(guò)拉筋應(yīng)力得到側(cè)土壓力。
文獻(xiàn)[4-6]以實(shí)際基坑工程為依托,在施工現(xiàn)場(chǎng)選取了若干試驗(yàn)樁進(jìn)行土壓力原位測(cè)試,沿樁身按一定間距選取多個(gè)截面,在鋼筋籠相應(yīng)截面位置的縱向受力鋼筋上粘貼應(yīng)變片或埋入鋼筋應(yīng)力計(jì),并根據(jù)支護(hù)樁樁身受力特點(diǎn)確定基底平面附近為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)部位進(jìn)行加密設(shè)置。基坑開(kāi)挖過(guò)程中通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲得樁身各截面的鋼筋應(yīng)力或應(yīng)變,從而反算出樁的截面彎矩,再根據(jù)增量法可進(jìn)一步推導(dǎo)出樁身所受剪力和土壓力分布。
此方法僅在樁體施工時(shí)會(huì)引起土體擾動(dòng),通過(guò)樁體內(nèi)力能夠間接得到支護(hù)結(jié)構(gòu)所受土壓力。但施工過(guò)程中鋼筋籠的吊裝、混凝土澆筑容易導(dǎo)致應(yīng)變片損壞,或使應(yīng)變片和鋼筋計(jì)錯(cuò)位,使有效數(shù)據(jù)減少或誤差增大。而且其反演方法是基于多個(gè)假定條件才能成立的:①平截面假定;②支護(hù)樁處于完全彈性工作狀態(tài),且混凝土未開(kāi)裂。因而反演法得到的側(cè)土壓力與實(shí)際情況有差異。當(dāng)存在內(nèi)支撐和錨桿時(shí),還需要另外布置量測(cè)設(shè)備測(cè)出其受力,反演計(jì)算時(shí)也更加復(fù)雜。
文獻(xiàn)[7-8]在研究原狀非飽和黃土垂直高邊坡側(cè)土壓力的分布特征時(shí),采用了一種新型測(cè)試方法。在黃土地區(qū)選取一處天然斜坡,在距斜坡一定距離處(遠(yuǎn)離滑移面)挖樁孔,同時(shí)在坡面上打設(shè)水平孔至樁孔處。水平孔自上而下等高度布置,孔內(nèi)放置PVC管,將安裝了鋼筋應(yīng)力計(jì)的拉筋一端伸入樁孔內(nèi),通過(guò)澆筑混凝土使之錨固在樁上;一端伸出坡面,在垂直切坡至相應(yīng)位置處,用螺栓和鋼板固定在臨空面上,并施加一定的預(yù)應(yīng)力,測(cè)試裝置如圖1所示。當(dāng)從坡頂不斷向下進(jìn)行切坡施工時(shí),由于土體應(yīng)力釋放,會(huì)對(duì)鋼板產(chǎn)生土壓力引起鋼筋拉伸變形,通過(guò)采集鋼筋拉力可換算得到土壓力。
圖1 “拉筋法”土壓力測(cè)試裝置
圖1所示方法目前主要應(yīng)用在黃土地區(qū)的原有天然邊坡,要求土體的自持能力好,天然邊坡的垂直高度和坡角較大,因而該裝置的應(yīng)用具有局限性。鋼筋計(jì)測(cè)得的是水平方向的集中力,轉(zhuǎn)化成土壓力需要確定每根拉筋的約束范圍,同時(shí)要消除拉筋預(yù)應(yīng)力及其與土體之間的摩擦力影響。邊坡須逐步開(kāi)挖成垂直邊坡,鋼筋計(jì)和拉筋的布置需要在基坑開(kāi)挖過(guò)程中逐步布置,較為繁瑣,且原狀土在設(shè)備安裝前就已發(fā)生一定程度的變形。錨固樁原則上應(yīng)設(shè)置在滑移區(qū)影響范圍外,確保其在切坡施工中不會(huì)產(chǎn)生變形和位移,但若與坡面的距離過(guò)遠(yuǎn),水平孔打設(shè)難度大,因而實(shí)際中一般難以達(dá)到。
相比間接法,基于土壓力盒直接獲得側(cè)土壓力的方法更加便捷,在盡量避免土體擾動(dòng)和確保量測(cè)準(zhǔn)確的前提下獲得的土壓力數(shù)據(jù)也最能反映支護(hù)結(jié)構(gòu)所受側(cè)土壓力的實(shí)際情況,因此相關(guān)測(cè)試裝置廣泛應(yīng)用于室內(nèi)模型試驗(yàn)和室外原位試驗(yàn)。
文獻(xiàn)[9-14]為研究地基或支護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)土壓力分布規(guī)律,設(shè)計(jì)了室內(nèi)土壓力測(cè)試裝置,一般設(shè)計(jì)成模型箱,模型箱一側(cè)為支護(hù)結(jié)構(gòu),另外3個(gè)方向則直接用鋼板圍成,在擋墻迎土側(cè)的中心軸線自上而下布置高精度微型土壓力盒,然后回填土體并夯實(shí)。通過(guò)在模型箱土體中打樁、填入復(fù)合地基或者施加豎向荷載等,來(lái)研究土體自重、復(fù)合地基作用或超載等單一或多種耦合作用下?lián)鯄λ芡翂毫Φ姆植家?guī)律。
這種通過(guò)模型箱進(jìn)行設(shè)備布置和數(shù)據(jù)采集的室內(nèi)測(cè)試裝置,具有很好的可控性,測(cè)試儀器安裝簡(jiǎn)單、牢固,成活率高,數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確。但其缺點(diǎn)是使用非原狀土,經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)配比的土體性質(zhì)與原狀土存在著較大差異,測(cè)得的土壓力也與施工現(xiàn)場(chǎng)支護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀況有所區(qū)別。
為了進(jìn)行實(shí)際基坑項(xiàng)目的土壓力監(jiān)測(cè)和開(kāi)挖過(guò)程中的土壓力分布模式及變化規(guī)律研究,用于現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)的相關(guān)測(cè)試裝置也在不斷研發(fā),其中常見(jiàn)的有掛布法和鉆孔埋設(shè)法等。
文獻(xiàn)[15]將央視新臺(tái)址基坑?xùn)|側(cè)開(kāi)挖深度21m處的1根支護(hù)樁作為試驗(yàn)對(duì)象,使用帆布縫制掛袋并按一定間距綁束在鋼筋籠上,將土壓力盒承壓面朝向外側(cè)放入掛袋中,隨鋼筋籠一起下放至樁孔內(nèi)。當(dāng)混凝土澆筑并凝結(jié)硬化后,可通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測(cè)得不同深度、不同施工階段樁身的土壓力變化規(guī)律。掛布法施工操作簡(jiǎn)單,能夠?qū)⑼翂毫匈N合在支護(hù)結(jié)構(gòu)表面,但澆筑混凝土?xí)r土壓力盒容易被混凝土包裹,導(dǎo)致其在混凝土凝結(jié)硬化后喪失功能。
文獻(xiàn)[16-18]選擇了鉆孔埋設(shè)土壓力盒的方法,在實(shí)際深基坑項(xiàng)目的支護(hù)結(jié)構(gòu)施工完成后,于樁后一定距離處挖豎直孔。使用鋼筋、鋼板或其他桿件制作土壓力盒的限位裝置,然后將土壓力盒粘貼在限位裝置后一起下放至孔內(nèi),并以砂土回填夯實(shí)。通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)研究了典型深基坑支護(hù)樣式下主動(dòng)區(qū)土壓力的分布規(guī)律。該方法能夠確保土壓力盒的成活率和埋設(shè)位置的準(zhǔn)確性,但因?yàn)椴皇侵苯淤N合在支護(hù)結(jié)構(gòu)表面上,當(dāng)設(shè)備周邊土體沒(méi)有和支護(hù)結(jié)構(gòu)協(xié)同變形時(shí),測(cè)得的數(shù)據(jù)將失真,孔的深度及孔內(nèi)地下水的存在將影響回填土的夯實(shí)質(zhì)量,容易出現(xiàn)回填不密實(shí)的情況。在支護(hù)樁迎土側(cè)挖孔埋設(shè)量測(cè)設(shè)備,使原狀土產(chǎn)生了擾動(dòng),因而施工時(shí)還需注意減小對(duì)土體的擾動(dòng)并保證土壓力盒與土體的密切接觸。
本文在對(duì)前述已有的土壓力測(cè)試方法進(jìn)行歸納、總結(jié)后,設(shè)計(jì)了一款基于土壓力盒的“注漿帶法”原位測(cè)試裝置,如圖2所示。該裝置主要包括以下部件。
圖2 “注漿帶法”土壓力測(cè)試裝置
1)土壓力盒 即埋入式土壓力傳感器。雙膜式,厚度2cm,工作溫度-25℃~60℃,靈敏度0.1kPa,精度0.5%FS,標(biāo)準(zhǔn)量程2MPa。
2)注漿帶 沿鋼筋籠的縱向受力鋼筋設(shè)置,用來(lái)固定和布置土壓力盒的部件,為確保注漿帶飽滿狀態(tài)下土壓力盒與土體緊密接觸但又不會(huì)引起較大的土體擾動(dòng),對(duì)注漿帶尺寸有一定要求,按照“注漿帶外徑-混凝土保護(hù)層厚度≥1cm”及“注漿帶外徑+土壓力盒厚度-混凝土保護(hù)層厚度≤4cm”的原則選取。如本文的試驗(yàn)樁保護(hù)層厚度為5cm,因而選擇注漿帶外徑為6.5cm,壓平寬度10cm。此外,還要求注漿帶厚度均勻,表面光滑清潔,無(wú)褶皺,不滲水,在設(shè)定注漿壓力下不產(chǎn)生拉伸變形或變形很小。
3)槽型限位筋 用來(lái)將注漿帶固定在鋼筋籠上,其尺寸根據(jù)注漿帶壓平寬度確定。
4)定向平動(dòng)約束裝置 用來(lái)約束土壓力盒在注漿移動(dòng)過(guò)程中的扭轉(zhuǎn)和偏斜,包括定位筋、側(cè)板、背板,如圖3所示。通過(guò)背板和兩側(cè)板形成“凵”字形小部件,根據(jù)土壓力盒的尺寸在裝置中部焊接4根定位約束鋼筋。施工時(shí)將背板焊接在鋼筋籠擬定的土壓力盒布置處,將注漿帶平鋪壓實(shí)在背板和土壓力盒之間,該裝置能夠確保注漿帶在注漿鼓脹過(guò)程中,推動(dòng)土壓力盒平行移動(dòng),而且在后續(xù)混凝土澆筑過(guò)程中還可限制和保護(hù)土壓力盒,減小土壓力盒的偏斜、扭轉(zhuǎn)問(wèn)題。
圖3 土壓力盒定向平動(dòng)約束裝置
5)注漿機(jī) 額定電壓220/380V,額定功率3kW,出料口外徑32mm,輸送流量2m3/h,通過(guò)粒徑≤3mm。
6)排氣管 與注漿帶底部連接并從鋼筋籠上部伸出,注漿時(shí)排出空氣,確保注漿飽滿。因與注漿帶組成U形結(jié)構(gòu),故要求其外徑小于注漿帶內(nèi)徑,同時(shí)具備熱彎性能,且不破損。
7)球閥 直通式,安裝在注漿口及排氣管口。
8)壓力表 表盤直徑100mm,測(cè)量范圍0~1.6MPa,精度1.6級(jí),環(huán)境溫度-5~60℃。
基于土壓力盒的“注漿帶”法原位測(cè)試裝置主要用于施工過(guò)程中支護(hù)結(jié)構(gòu)所受土壓力的現(xiàn)場(chǎng)采集工作,整套裝置需要固定在鋼筋籠上使用,實(shí)際應(yīng)用時(shí),截取比鋼筋籠長(zhǎng)度略短的注漿帶,將注漿帶末端與排氣管連接在一起,其作用主要用來(lái)排除注漿帶中的空氣,保證注漿料填充密實(shí),要求接口處不得滲漏;排氣管加熱彎曲后,與注漿帶按照U形結(jié)構(gòu)排布在綁扎好的鋼筋籠上,通過(guò)槽型限位筋和扎絲加以固定,在裝置兩端安裝球閥,如圖4a,4b所示。
圖4 現(xiàn)場(chǎng)施工
在設(shè)計(jì)的土壓力盒位置處,焊接定向平動(dòng)約束裝置,而后將注漿帶平鋪放入,再將土壓力盒放入約束裝置內(nèi),并用防水膠粘貼在注漿帶上,確保土壓力盒承壓面垂直面向鋼筋籠外側(cè),電纜線沿鋼筋籠主筋排設(shè)并用扎絲固定,如圖4c所示。
將安裝好的裝置同鋼筋籠一起放入樁孔內(nèi)。將注漿機(jī)輸出口與注漿帶接口連接,通過(guò)注漿機(jī)將微膨脹高強(qiáng)灌漿料注入注漿帶內(nèi),注漿料要符合流動(dòng)性、凝結(jié)時(shí)間等要求,注漿料設(shè)計(jì)初始流動(dòng)度為10~17s,30min時(shí)為10~20s;初凝時(shí)間≥3h,終凝時(shí)間≤24h,灌漿料凝結(jié)硬化后與樁身混凝土基本一致。
施工時(shí),漿液逐漸充滿注漿帶并擠壓空氣從排氣管排出,當(dāng)排氣管端開(kāi)始穩(wěn)定排出注漿料時(shí)關(guān)閉末端球閥。注漿過(guò)程中注漿帶不斷鼓脹,推動(dòng)土壓力盒向孔壁行進(jìn),最終使其與孔壁的土體緊密接觸,至孔口處注漿帶達(dá)到飽滿狀態(tài)且壓力表讀數(shù)達(dá)到指定壓力后,關(guān)閉注漿口球閥,注漿結(jié)束,如圖4d所示。在整個(gè)注漿過(guò)程中對(duì)土壓力盒的讀數(shù)進(jìn)行不間斷監(jiān)測(cè)。
注漿結(jié)束后,開(kāi)始澆筑混凝土,澆筑過(guò)程中要認(rèn)真做好電纜線保護(hù)。待混凝土凝結(jié)硬化后,進(jìn)行初始數(shù)據(jù)采集和施工過(guò)程中的實(shí)時(shí)量測(cè)。
1)工序相比掛布法稍顯繁瑣,但槽型限位筋、定向平動(dòng)約束裝置等均可在工地現(xiàn)場(chǎng)就地取材。總體而言,該裝置連接較為簡(jiǎn)單,制作及安裝難度較小。
2)注漿帶通過(guò)槽型限位筋貼合在鋼筋籠上;土壓力盒與注漿帶粘結(jié)在一起,再通過(guò)定向平動(dòng)約束裝置將其牢固約束在鋼筋籠上指定位置,可以確保土壓力盒在行進(jìn)過(guò)程中僅發(fā)生平動(dòng),在鋼筋籠吊裝及混凝土澆筑過(guò)程中不會(huì)錯(cuò)位。土壓力盒位置準(zhǔn)確,在與土體接觸后,承壓面與樁身表面相切。
由于土壓力盒固定在鋼筋籠上,鋼筋籠吊放時(shí)應(yīng)注意保持位置準(zhǔn)確,使土壓力盒承壓面垂直于基坑側(cè)壁,同時(shí)要進(jìn)行嚴(yán)格的施工質(zhì)量控制,采取措施防止鋼筋籠扭轉(zhuǎn)。
3)按設(shè)計(jì)要求選擇的注漿帶尺寸合適,當(dāng)其充滿注漿料后,可使土壓力盒與土體接觸緊密,保護(hù)土壓力盒不被混凝土包裹,確保土壓力盒有效;注漿帶飽滿后侵入樁身外土體的體積小,周邊土體的擠壓變形小,經(jīng)一定時(shí)間間隔后,因施工擾動(dòng)導(dǎo)致的土體局部應(yīng)力增大可逐漸恢復(fù)原狀。
4)當(dāng)混凝土和注漿液都凝結(jié)硬化后,灌注樁和充滿漿料的注漿帶會(huì)變成一個(gè)整體,兩者剛度差異很小。土壓力盒夾在灌注樁及周邊土體之間,三者接觸緊密,確保了土壓力的傳遞路徑。
將該套土壓力測(cè)試裝置應(yīng)用于西安火車站北廣場(chǎng)深基坑工程的支護(hù)樁土壓力測(cè)試中,該基坑工程為異形坑中坑,開(kāi)挖面積大、支護(hù)措施復(fù)雜,在施工過(guò)程中進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)主動(dòng)區(qū)土壓力監(jiān)測(cè),既是降低工程風(fēng)險(xiǎn)、確保施工安全的必要措施,也是研究基坑開(kāi)挖過(guò)程中側(cè)土壓力分布及發(fā)展規(guī)律的重要契機(jī)。
基坑平面如圖5所示,本次測(cè)試沿?cái)嗝婀策x取了4個(gè)試驗(yàn)樁。該基坑為兩級(jí)“坑中坑”形式,內(nèi)、外坑的深度均在16m左右。土壓力測(cè)點(diǎn)布置在二級(jí)基坑的支護(hù)樁上,樁長(zhǎng)26m,其中16m在坑底以上,嵌固深度為10m。
圖5 基坑平面
試驗(yàn)樁所在位置的工程地質(zhì)剖面如圖6所示。擬建場(chǎng)地地下水類型屬孔隙潛水,穩(wěn)定水位埋深6.0m左右。止水帷幕采用兩噴兩攪三軸攪拌樁施工工藝,施工時(shí)坑內(nèi)采用井點(diǎn)降水,坑外進(jìn)行回灌以保持水位穩(wěn)定。
圖6 樁位處工程地質(zhì)剖面
除1-2試驗(yàn)樁在破樁過(guò)程中因工人失誤、電纜線損壞而失效外,其余3根都能采集到數(shù)據(jù),且沿樁身布置的各土壓力盒均正常工作,無(wú)明顯數(shù)據(jù)異常。由此可見(jiàn)該裝置具有成活率高、數(shù)據(jù)采集可靠的優(yōu)點(diǎn)。
當(dāng)灌注樁施工完成后,此時(shí)土體尚未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),測(cè)得的土壓力數(shù)據(jù)在不斷變化中,以1-1試驗(yàn)樁為例,如圖7所示。
圖7 支護(hù)樁施工完成后土壓力盒數(shù)據(jù)變化
此時(shí)基坑雖然尚未開(kāi)挖,但由于注漿帶鼓脹推動(dòng)土壓力盒對(duì)土體產(chǎn)生的局部擠壓,以及樁孔開(kāi)挖和混凝土澆筑導(dǎo)致的土體擾動(dòng),會(huì)使樁周土體暫時(shí)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。
從圖上可以看出,作用在支護(hù)樁上的土壓力隨時(shí)間而逐漸變化。在9月30日至10月23日期間的4次量測(cè)中均有較大差別,其數(shù)值總體上呈逐漸減小的趨勢(shì)。此時(shí)采集到的數(shù)據(jù)不能準(zhǔn)確反映支護(hù)樁所受原狀土的側(cè)向土壓力,不應(yīng)作為基坑開(kāi)挖前的土壓力初始值。當(dāng)經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后,通過(guò)土顆粒的重新排列和骨架體的錯(cuò)動(dòng),土體應(yīng)力隨時(shí)間逐步調(diào)整并最終趨于穩(wěn)定。圖中10月30日與10月23日的土壓力數(shù)值相差不大,證明此時(shí)土體已經(jīng)再次達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)。
通過(guò)對(duì)土壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測(cè)分析,認(rèn)為1-1試驗(yàn)樁和2-1,2-2試驗(yàn)樁的周邊土體分別在10月30日和10月22日達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后,而后再進(jìn)行基坑開(kāi)挖及數(shù)據(jù)采集,基坑開(kāi)挖過(guò)程中支護(hù)樁側(cè)土壓力的分布及發(fā)展規(guī)律如圖8所示。
在整個(gè)施工過(guò)程中,數(shù)據(jù)采集順利,且呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性,從圖8可以得出以下結(jié)論。
1)基坑開(kāi)挖前,支護(hù)樁側(cè)土壓力從樁頂至樁底,大致呈三角形分布。
2)隨著基坑的逐步開(kāi)挖,支護(hù)樁在迎土側(cè)土壓力的作用下朝基坑內(nèi)側(cè)變形,土壓力由靜止土壓力逐步向主動(dòng)土壓力變化,這可以從圖中逐漸減小的土壓力得到很好體現(xiàn),尤以基坑底面以上樁身側(cè)土壓力的減小最為明顯。
3)開(kāi)挖完成后的支護(hù)樁側(cè)土壓力沿樁身不再呈三角形分布。從樁頂至1/2基坑深度位置的土壓力數(shù)值較小且沿高度基本保持不變,這是因?yàn)橥馏w具有較好的強(qiáng)度和黏聚力,在坑內(nèi)土體開(kāi)挖后,該高度范圍內(nèi)的土體與支護(hù)結(jié)構(gòu)變形不協(xié)調(diào),其不依賴支護(hù)措施就可保持土體穩(wěn)定;在1/2基坑深度以下,土壓力恢復(fù)增長(zhǎng),大致呈梯形分布,文中土壓力的分布模式與文獻(xiàn)[4]采用鋼筋應(yīng)力反算出的樁身土壓力分布模式形狀相似。
3根試驗(yàn)樁的樁身土壓力分布規(guī)律具有明顯的一致性,但亦存在著一定差異,其主要原因是:該基坑為異形深大基坑,施工工況十分復(fù)雜,基坑采用分區(qū)分塊開(kāi)挖,自東向西開(kāi)挖深度呈東深西淺的特點(diǎn);基坑各部位交叉施工,內(nèi)坑開(kāi)挖時(shí)其北側(cè)自強(qiáng)路隧道的主體結(jié)構(gòu)已部分施工完成。此外,在不同的試驗(yàn)樁位置處,外坑開(kāi)挖范圍、深度及內(nèi)外坑間距也不一致,上述因素綜合導(dǎo)致了各根試驗(yàn)樁側(cè)土壓力的差異。
本文綜合分析了現(xiàn)有土壓力量測(cè)裝置的優(yōu)缺點(diǎn),研發(fā)了一套基于土壓力盒的“注漿帶法”土壓力原位測(cè)試裝置,并將之運(yùn)用于實(shí)際工程中,在施工現(xiàn)場(chǎng)選取試驗(yàn)樁,采集并分析了土壓力數(shù)據(jù),得到如下結(jié)論。
1)研發(fā)的土壓力原位測(cè)試裝置簡(jiǎn)單,施工方便,成活率高,可靠性好。
2)研發(fā)的土壓力原位測(cè)試裝置由土壓力盒、注漿帶、約束裝置等部件組成。將整套設(shè)備連接完成并固定在鋼筋籠上,再通過(guò)注漿使注漿帶膨脹來(lái)推動(dòng)土壓力盒和孔壁土體緊密接觸,進(jìn)而測(cè)得真實(shí)的土壓力,需要注意注漿帶的參數(shù)選擇及定向平動(dòng)約束裝置的設(shè)置。
3)樁孔開(kāi)挖、土壓力盒對(duì)局部土體擠壓以及樁體混凝土澆筑均對(duì)樁周土體產(chǎn)生擾動(dòng),根據(jù)本文實(shí)測(cè)結(jié)果,為了消除土體擾動(dòng)對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響,應(yīng)在樁身施工完成后1個(gè)月左右再進(jìn)行基坑開(kāi)挖。
4)從土壓力分布曲線來(lái)看,開(kāi)挖前土壓力大致呈三角形分布,隨著施工的進(jìn)行,支護(hù)結(jié)構(gòu)迎土側(cè)土壓力逐漸由靜止土壓力轉(zhuǎn)變成主動(dòng)土壓力,樁身的土壓力分布發(fā)生顯著變化,在樁頂至1/2基坑深度位置區(qū)間,其土壓力沿豎向基本無(wú)變化且總體較?。粡?/2基坑深度往下開(kāi)始恢復(fù)增長(zhǎng),呈梯形分布。