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        盾構(gòu)穿越風(fēng)井監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

        2021-07-11 16:41:59姚磊張易黎晨
        中國水運 2021年3期
        關(guān)鍵詞:風(fēng)井數(shù)據(jù)分析

        姚磊 張易 黎晨

        摘 要:由于某過江通道工程風(fēng)井復(fù)雜的環(huán)境條件、開挖深度和地質(zhì)條件,采用地下連續(xù)墻作為支護(hù)方案。為確?;影踩贾迷敿?xì)的監(jiān)測方案,并獲得了豐富的監(jiān)測數(shù)據(jù),研究了各測點位移變化規(guī)律,為今后制定施工措施提供了參考性意見。

        關(guān)鍵詞:風(fēng)井;施工監(jiān)測;數(shù)據(jù)分析

        中圖分類號:TV551.4? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A? ? ? ? ? ? 文章編號:1006—7973(2021)03-0154-04

        基坑工程風(fēng)險性很高,一旦發(fā)生事故將造成無法挽回的損失。本文根據(jù)某過江通道工程風(fēng)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工監(jiān)測數(shù)據(jù),對圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移變化規(guī)律進(jìn)行了研究,為施工措施的采取提供了依據(jù)[1]。

        1工程概況

        風(fēng)井建設(shè)是過江通道工程的關(guān)鍵性工程之一。由于本工程臨近長江,地下水豐富,承壓水受長江水補(bǔ)給,給施工降水帶來巨大困難。盾構(gòu)穿越風(fēng)井加固區(qū)外圍、風(fēng)井加固區(qū)及風(fēng)井,影響范圍長230m。監(jiān)測周期為盾構(gòu)到達(dá)梅子洲風(fēng)井加固區(qū)外圍至風(fēng)井中心管片拆除完成,重點監(jiān)測參數(shù)為盾構(gòu)穿越風(fēng)井過程及管片拆除過程中風(fēng)井內(nèi)襯墻和管片結(jié)構(gòu)的受力及變形情況[2]。

        2監(jiān)測項目及測點布置

        2.1監(jiān)測項目

        風(fēng)井位置結(jié)構(gòu)復(fù)雜,開挖會使開挖面以下的土層發(fā)生卸載,臨近土層發(fā)生不同程度的變位,從而會對臨近建(構(gòu))筑物的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響,其中長江大堤是監(jiān)測重點。為預(yù)防工程破壞事故和環(huán)境事故的發(fā)生,需要對梅子洲風(fēng)井的施工過程進(jìn)行監(jiān)測。綜合考慮選定主要監(jiān)測項目見表1。

        2.2測點布置

        盾構(gòu)穿越風(fēng)井區(qū)域時,風(fēng)井內(nèi)部位移監(jiān)測采用收斂儀進(jìn)行。于風(fēng)井地下第二層、第三層和第四層布置周邊位移監(jiān)測點,每層均勻布置16個測點,其測點布置如圖1所示[3]。

        盾構(gòu)穿越過程中凈空變化速度持續(xù)大于1.0mm/d時,風(fēng)井處于急劇變形狀態(tài),應(yīng)控制掘進(jìn)速度。

        盾構(gòu)穿越過程中凈空變化速度小于0.2mm/d時,風(fēng)井達(dá)到基本穩(wěn)定。

        混凝土應(yīng)力采用表貼式混凝土應(yīng)變計進(jìn)行測量,于風(fēng)井地下第四層布置48個測點,地下第三層布置32個測點,地下第二層布置16個測點,其測點布置如圖1~圖4所示。

        3 風(fēng)井監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

        3.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測

        3.1.1風(fēng)井地下2層收斂變化情況

        對風(fēng)井地下2層內(nèi)的水平收斂測點進(jìn)行了測量,監(jiān)測成果如圖5所示,其中累計變量最大值位于測點2-12-13,水平收斂達(dá)到5.03mm,小于梅子洲風(fēng)井變形監(jiān)測控制標(biāo)準(zhǔn)23.4mm;變形變化速率最大值位于測點2-4-5,達(dá)到0.69mm/d,小于梅子洲風(fēng)井變形監(jiān)測控制標(biāo)準(zhǔn)1.0mm/d,表明風(fēng)井地下2層變形處于安全范圍內(nèi)[4]。

        3.1.2風(fēng)井地下3層收斂變化情況

        對風(fēng)井地下3層內(nèi)的水平收斂測點進(jìn)行了測量,監(jiān)測成果如圖6所示,其中累計變量最大值位于測點3-2-3,水平收斂達(dá)到3.36mm,小于梅子洲風(fēng)井變形監(jiān)測控制標(biāo)準(zhǔn)23.4mm;變形變化速率最大值位于測點3-0-1,達(dá)到0.62mm/d,小于梅子洲風(fēng)井變形監(jiān)測控制標(biāo)準(zhǔn)1.0mm/d,表明風(fēng)井地下3層變形處于安全范圍內(nèi)。

        3.1.3風(fēng)井地下4層收斂變化情況

        對風(fēng)井地下4層內(nèi)的水平收斂測點進(jìn)行了測量,監(jiān)測成果如圖7所示,其中累計變量最大值位于測點4-10-11,水平收斂達(dá)到5.31mm[5],小于梅子洲風(fēng)井變形監(jiān)測控制標(biāo)準(zhǔn)23.4mm;變形變化速率最大值位于測點4-10-11,達(dá)到0.95mm/d,小于梅子洲風(fēng)井變形監(jiān)測控制標(biāo)準(zhǔn)1.0mm/d,表明風(fēng)井地下4層變形處于安全范圍內(nèi)。

        從風(fēng)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平收斂變化曲線圖可知,其變形基本趨于穩(wěn)定,且處于安全范圍內(nèi)。

        3.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力監(jiān)測

        3.2.1風(fēng)井地下2層內(nèi)力變化情況

        對風(fēng)井地下2層結(jié)構(gòu)內(nèi)力測點進(jìn)行了測量,監(jiān)測成果如圖8所示,其中拉應(yīng)力累計變量最大值位于測點208V(達(dá)到1.83MPa),小于于梅子洲風(fēng)井C35混凝土容許名義拉應(yīng)力(4.45MPa)的70%(3.11MPa),表明風(fēng)井地下2層抗拉強(qiáng)度處于安全范圍內(nèi);壓應(yīng)力累計變量最大值位于測點206V和212V(達(dá)到-1.95MPa),小于梅子洲風(fēng)井C35混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值(16.10MPa)的70%(11.27MPa),表明風(fēng)井地下2層抗壓強(qiáng)度處于安全范圍內(nèi)。

        3.2.2風(fēng)井地下3層內(nèi)力變化情況

        對風(fēng)井地下3層結(jié)構(gòu)橫向內(nèi)力測點進(jìn)行了測量,監(jiān)測成果如圖9所示,其中拉應(yīng)力累計變量最大值位于測點302H(達(dá)到1.21MPa),小于梅子洲風(fēng)井C35混凝土容許名義拉應(yīng)力(4.45MPa)的70%(3.11MPa),表明風(fēng)井地下3層橫向抗拉強(qiáng)度基本處于安全范圍內(nèi);壓應(yīng)力累計變量最大值位于測點314H(達(dá)到-3.19MPa),小于梅子洲風(fēng)井C35混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值(16.10MPa)的70%(11.27MPa),表明風(fēng)井地下3層橫向抗壓強(qiáng)度處于安全范圍內(nèi)。

        對風(fēng)井地下3層結(jié)構(gòu)豎向內(nèi)力測點進(jìn)行了測量,監(jiān)測成果如圖10所示,其中拉應(yīng)力累計變量最大值位于測點303V(達(dá)到-0.02MPa),小于梅子洲風(fēng)井C35混凝土容許名義拉應(yīng)力(4.45MPa)的70%(3.11MPa)[6],表明風(fēng)井地下3層豎向抗拉強(qiáng)度基本處于安全范圍內(nèi);壓應(yīng)力累計變量最大值位于測點314V(達(dá)到-4.51MPa),小于梅子洲風(fēng)井C35混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值(16.10MPa)的70%(11.27MPa),表明風(fēng)井地下3層豎向抗壓強(qiáng)度處于安全范圍內(nèi)[7]。

        3.2.3風(fēng)井地下4層內(nèi)力變化情況

        對風(fēng)井地下4層結(jié)構(gòu)橫向內(nèi)力測點進(jìn)行了測量,監(jiān)測成果如圖11所示,其中拉應(yīng)力累計變量最大值位于測點412H(達(dá)到0.51MPa),小于梅子洲風(fēng)井C35混凝土容許名義拉應(yīng)力(4.45MPa)的70%(3.11MPa),表明風(fēng)井地下4層橫向抗拉強(qiáng)度處于安全范圍內(nèi);壓應(yīng)力累計變量最大值位于測點401H(達(dá)到-4.34MPa),小于梅子洲風(fēng)井C35混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值(16.10MPa)的70%(11.27MPa),表明風(fēng)井地下4層橫向抗壓強(qiáng)度處于安全范圍內(nèi)。

        對風(fēng)井地下4層結(jié)構(gòu)豎向內(nèi)力測點進(jìn)行了測量,監(jiān)測成果如圖12所示,其中拉應(yīng)力累計變量最大值位于測點408V(達(dá)到0.53MPa),小于梅子洲風(fēng)井C35混凝土容許名義拉應(yīng)力(4.45MPa)的70%(3.11MPa),表明風(fēng)井地下4層豎向抗拉強(qiáng)度處于安全范圍內(nèi);壓應(yīng)力累計變量最大值位于測點413V(達(dá)到-3.93MPa),小于梅子洲風(fēng)井C35混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值(16.10MPa)的70%(11.27MPa),表明風(fēng)井地下4層豎向抗壓強(qiáng)度處于安全范圍內(nèi)。

        對風(fēng)井地下4層結(jié)構(gòu)斜向內(nèi)力測點進(jìn)行了測量,監(jiān)測成果如圖13所示,其中拉應(yīng)力累計變量最大值位于測點408S(達(dá)到0.50MPa),小于梅子洲風(fēng)井C35混凝土容許名義拉應(yīng)力(4.45MPa)的70%(3.11MPa),表明風(fēng)井地下4層斜向抗拉強(qiáng)度處于安全范圍內(nèi);壓應(yīng)力累計變量最大值位于測點405S(達(dá)到-4.01MPa),小于梅子洲風(fēng)井C35混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值(16.10MPa)的70%(11.27MPa),表明風(fēng)井地下4層斜向抗壓強(qiáng)度處于安全范圍內(nèi)。

        通過上述分析數(shù)據(jù)推導(dǎo)出風(fēng)井地下4層結(jié)構(gòu)第一主拉應(yīng)力,變化曲線如圖14所示,其中最大主拉應(yīng)力累計變量最大值位于測點412(達(dá)到2.28MPa),小于梅子洲風(fēng)井C35混凝土容許名義拉應(yīng)力(4.45MPa)的70%(3.11MPa),表明風(fēng)井地下4層抗拉強(qiáng)度處于安全范圍內(nèi)。

        通過上述分析數(shù)據(jù)推導(dǎo)出風(fēng)井地下4層結(jié)構(gòu)第三主壓應(yīng)力,變化曲線如圖15所示,其中最大主拉應(yīng)力累計變量最大值位于測點401(達(dá)到-6.51MPa),小于梅子洲風(fēng)井C35混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計值(16.10MPa)的70%(11.27MPa),表明風(fēng)井地下4層抗壓強(qiáng)度處于安全范圍內(nèi)。

        從風(fēng)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化曲線圖可知,其內(nèi)力基本趨于穩(wěn)定,處于安全范圍內(nèi)。

        4 結(jié)論

        通過對梅子洲風(fēng)井附近結(jié)構(gòu)地表的沉降監(jiān)測,得出如下結(jié)論:

        (1)風(fēng)井位移和內(nèi)力主要受基坑開挖、風(fēng)塔主體結(jié)構(gòu)施工、盾構(gòu)穿越及地下水位變化綜合影響;

        (2)墻頂水平位移受坑外堆載影響明顯;

        (3)基坑周邊水、土壓力均處于穩(wěn)定狀態(tài);

        (4)根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)可知,墻頂水平位移較大通常發(fā)生在基坑開挖和水位變化較大期間,建議盡量減少基坑周圍堆載,及時補(bǔ)充基坑內(nèi)水位,在惡劣天氣、斷水、斷電時及時采取應(yīng)對措施,減小基坑施工風(fēng)險,保證施工安全;

        (5)從風(fēng)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平收斂變化曲線圖和應(yīng)力變化曲線圖可知,其變形和內(nèi)力基本趨于穩(wěn)定,且處于安全范圍內(nèi)[8]。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 周順華,王炳龍.盾構(gòu)工作井圍護(hù)結(jié)構(gòu)在施工全過程的內(nèi)力測試分析[J].巖土工程學(xué)報,2002,24(3):301-303.

        [2] 韋良文,張慶賀,孫統(tǒng)立,等.盾構(gòu)隧道開挖面穩(wěn)定研究進(jìn)展[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2007,26(6):67-72.

        [3] 張正祿.工程測量學(xué)[M]. 湖北:武漢大學(xué)出版社,2008.

        [4] GB50497-2009,建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].

        [5] 張建全.北京某深基坑工程施工監(jiān)測與成果分析[J].工程勘察, 2010(02).

        [6] 何堯,孫亞峰,劉曉瑜.昆山市某深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)事故原因分析[J].工程建設(shè)與設(shè)計,2010(01).

        [7] 王浩,覃衛(wèi)民,湯華.關(guān)于深基坑施工期監(jiān)測現(xiàn)狀的一些探討[J].巖土工程學(xué)報,2006(S1).

        [8] 鄭淑芬.盾構(gòu)隧道施工地表沉降規(guī)律及控制措施研究[D]. 湖南:中南大學(xué),2010.

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