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        溫度對(duì)地鐵基坑混凝土支撐軸力影響分析

        2015-08-05 08:32:44
        黑龍江交通科技 2015年1期
        關(guān)鍵詞:軸力錨索測(cè)點(diǎn)

        王 輝

        (石家莊市軌道交通有限責(zé)任公司)

        1 工程概況

        東里站位于中華南大街與裕華西路高架交叉口立交橋東北角,沿中華南大街方向布置,車站有效站臺(tái)中心里程為右DK7 +583.000,起始里程為右DK7 +485.690,終點(diǎn)里程為右DK7 + 709.314。車站縱向?yàn)?‰下坡。車站全長(zhǎng)223.62 m,結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)段總寬度21.1 m,標(biāo)準(zhǔn)段開挖深度約18.0 m,大里程盾構(gòu)井段開挖深度約為16.64 m。

        標(biāo)準(zhǔn)段及盾構(gòu)井段主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐型式,第一道為C30鋼筋混凝土支撐,支撐截面800×900 mm;第二、三道(盾構(gòu)井處為四道)為ψ630(t =16 mm)鋼管支撐。

        軌排井位置圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用圍護(hù)樁+錨索支撐型式,第一排錨索間距3 m,每孔3 股鋼絞線,錨索總長(zhǎng)度20.5 m,錨固段15 m,自由段5.5 m;第二至四排錨索間距1.5 m,每孔4股鋼絞線。其中第二排錨索總長(zhǎng)度22 m,錨固段17 m,自由段5 m;第三、四排錨索總長(zhǎng)度20 m,錨固段15 m,自由段5 m。

        2 混凝土支撐軸力監(jiān)測(cè)方法

        2.1 監(jiān)測(cè)元件埋設(shè)情況

        按照東里站施工圖及相應(yīng)的規(guī)范要求,東里站選取混凝土應(yīng)變計(jì)對(duì)混凝土支撐軸力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。其安裝方法:綁扎混凝土支撐鋼筋籠時(shí)安裝鋼弦式混凝土應(yīng)變計(jì),埋設(shè)位置在混凝土支撐總長(zhǎng)度的1/3 處,應(yīng)變計(jì)綁扎在鋼筋主筋上平行于主筋軸線方向,分別埋設(shè)在混凝土支撐截面四個(gè)面的中間位置。

        2.2 混凝土支撐軸力測(cè)量原理

        2.3 混凝土支撐軸力測(cè)點(diǎn)的布設(shè)

        根據(jù)本工程的支護(hù)方案要求及環(huán)境制約因素,進(jìn)行監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè),并在混凝土支撐ZL04-1 和ZL03-1 兩側(cè)布設(shè)樁頂水平位移測(cè)點(diǎn),同時(shí)為了保證各檢測(cè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)的對(duì)比性,將樁頂水平位移測(cè)點(diǎn)、樁體變形位移測(cè)點(diǎn)及支撐測(cè)點(diǎn)保持在同一斷面上?;炷林屋S力測(cè)點(diǎn)布置如圖1 所示。

        圖1 混凝土支撐布點(diǎn)圖

        3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

        3.1 預(yù)警情況

        監(jiān)測(cè)初期,混凝土支撐ZL03-1,ZL04-1,ZL05-1,ZL02-1 測(cè)點(diǎn)的支撐軸力實(shí)測(cè)值隨著開挖深度的加大,支撐軸力由負(fù)變正。在混凝土支撐軸力測(cè)點(diǎn)ZL04-1,監(jiān)測(cè)軸力值1 385.54 kN,設(shè)計(jì)軸力1 269.7 kN,黃色預(yù)警值為設(shè)計(jì)軸力值的80%(1 015.76 kN),實(shí)際監(jiān)測(cè)值超出黃色預(yù)警值370.08 kN。此時(shí),預(yù)警支撐下的基坑開挖深度為6.5 m,第一道鋼支撐架設(shè)完成,軌排井處第二道錨索張拉完畢。從各個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)來分析及現(xiàn)場(chǎng)混凝土支撐表面看,支撐未出現(xiàn)裂縫、裂紋等不安全或失穩(wěn)跡象,同步監(jiān)測(cè)的支護(hù)結(jié)構(gòu)樁體水平位移監(jiān)測(cè)(測(cè)斜)和樁頂水平位移監(jiān)測(cè)值也沒有突然變化的趨勢(shì),一直處于變形比較穩(wěn)定的狀態(tài)。

        為確?;影踩F(xiàn)場(chǎng)停止土方開挖并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)頻率,在ZL03-1、ZL04-1 兩道混凝土支撐南北兩側(cè)分別增設(shè)兩道鋼支撐,施加在支撐冠梁上。新增兩根鋼支撐的預(yù)加軸力為450 kN,目的防止混凝土支撐軸力繼續(xù)增大。但在加上新增鋼支撐后,連續(xù)7 d 監(jiān)測(cè)的結(jié)果表明基坑各項(xiàng)變形暫時(shí)比較緩慢處于穩(wěn)定趨勢(shì),支撐未出現(xiàn)裂紋等不安全、失穩(wěn)跡象,但混凝土支撐測(cè)點(diǎn)ZL04-1 監(jiān)測(cè)軸力值還是持續(xù)增大,并沒有起到增設(shè)鋼支撐的目的。

        3.2 溫度及外界因素對(duì)混凝土支撐軸力的影響

        在持續(xù)監(jiān)測(cè)過程中,隨著開挖深度及氣溫升高,混凝土支撐軸力也隨之增大。圖2 為持續(xù)監(jiān)測(cè)中溫度與混凝土支撐軸力的關(guān)系。由圖2 所示,混凝土支撐軸力的變化與氣溫的變化趨勢(shì)比較吻合,并且混凝土支撐軸力的變化滯后于氣溫的變化,因?yàn)榛炷帘旧斫Y(jié)構(gòu)影響溫度從外部傳到內(nèi)部有個(gè)時(shí)間延遲,同樣溫度從內(nèi)部散發(fā)出來也是有個(gè)時(shí)間過程,因此監(jiān)測(cè)出來的軸力值和溫度變化有個(gè)時(shí)間差。

        圖2 氣溫和混凝土支撐軸力值的趨勢(shì)圖

        結(jié)合不同時(shí)間不同溫度下支撐軸力與溫度的關(guān)系,又進(jìn)一步在同一天,同一施工工況情況下對(duì)混凝土支撐進(jìn)行監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)見圖3。

        圖3 同一天混凝土支撐軸力和溫度的變化曲線

        由圖3 可知:多個(gè)混凝土支撐軸力值在一天中的變化趨勢(shì)是同步的,在同一天,同一施工狀況的條件下,不同時(shí)間不同溫度測(cè)得的混凝土支撐軸力不同,在早上溫度較低時(shí)和下午溫度較高時(shí)測(cè)得的混凝土支撐軸力值最大可相差800 kN,混凝土支撐軸力曲線與溫度曲線趨勢(shì)基本吻合,并且軸力值變化與溫度變化之間有個(gè)時(shí)間差。因此,混凝土支撐軸力元件受溫度影響很大。即在溫度較高時(shí)監(jiān)測(cè)到的軸力值并非全部由荷載產(chǎn)生,部分原因由溫度的影響而造成的。因此,在監(jiān)測(cè)混凝土支撐軸力時(shí)要記錄當(dāng)時(shí)監(jiān)測(cè)時(shí)的溫度,在進(jìn)一步計(jì)算支撐軸力時(shí)需要將溫度帶來的軸力值消除掉。

        在監(jiān)測(cè)過程中還發(fā)現(xiàn)日照時(shí)間長(zhǎng)短也對(duì)混凝土支撐軸力的變化有影響。由于車站基坑是南北走向,混凝土支撐四個(gè)截面分別受到的日照時(shí)間不同,其四個(gè)面的軸力值變化也不同?;炷陵柮婕绊斆孀兓看笥陉幟婧偷酌?。

        4 結(jié) 語

        (1)在混凝土支撐軸力達(dá)到報(bào)警值時(shí),增加鋼支撐,檢測(cè)軸力值仍持續(xù)增大,并不能完全達(dá)到增加鋼支撐的目的。

        (2)檢測(cè)軸力受溫度影響較大,并滯后于溫度變化規(guī)律,在計(jì)算支撐軸力時(shí)需要將溫度帶來的軸力值消除。同時(shí),日照時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)混凝土支撐軸力的變化也有影響,混凝土陽面及頂面軸力變化量大于陰面和底面。

        (3)在基坑工程對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算分析的施工和施工質(zhì)量控制中,可以考慮適當(dāng)提高鋼筋混凝土支撐的軸力監(jiān)測(cè)報(bào)警值。在實(shí)際的監(jiān)測(cè)過程中,需要結(jié)合施工工況及此斷面其他監(jiān)測(cè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)的分析,綜合考慮基坑是否處于安全狀態(tài)。

        [1]葉真華,黃飄.基坑支撐軸力實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值對(duì)比分析[J].巖土工程界,2008,12(3):27-30.

        [2]楊春柳.深基坑混凝土支撐軸力監(jiān)測(cè)結(jié)果分析研究[J].山西建筑,2013,39(15):69-70.

        [3]張明富,王志良,趙良云.杭州地鐵某車站基坑變形影響因素分析[J].都市快軌交通,2009,22(2):59-61.

        [4]李文峰.對(duì)地鐵基坑混凝土支撐軸力監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)性的探討[J].隧道建設(shè),2009,29(4):424-426.

        [5]高德恒,王小剛,何振元.混凝土支撐軸力監(jiān)測(cè)分析[J].人民珠江,2008,(6):24-26.

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