劉雄鷹，楊清靈，侯海清

（珠海市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)測站，廣東 珠海 519015）

0 引言

城市深基坑工程近年來發(fā)展迅猛，由于地下工程設(shè)計與施工的地質(zhì)條件、工況等差異，深基坑支護監(jiān)測項目中內(nèi)力監(jiān)測尤為重要。目前相關(guān)研究成果不能完全滿足實際需求，工程各方對內(nèi)力監(jiān)測成果分析利用方法有不同意見。本文以珠海某口岸工程基坑鋼筋混凝土支撐監(jiān)測為例，通過在現(xiàn)場分別安裝鋼筋計和應(yīng)變計，對其軸力變化進行監(jiān)測，分析鋼筋計與應(yīng)變計實測值差異的影響因素及實測力值的應(yīng)用。

1 工程概況

珠海某口岸工程場地地形復(fù)雜，地質(zhì)條件較差，有較厚的淤泥層；基坑外圍支護樁周長為1546m，基坑開挖面積約 11.5 萬 m2，基坑周邊大部分絕對標(biāo)高約為 3.5 m，基坑坑底絕對標(biāo)高為 -5.7～-9.7 m，基坑深度約 9.2～13.2 m?；油鈬捎弥睆?1.5 m 的旋挖樁作為圍護墻，設(shè)置兩～三道鋼筋混凝土內(nèi)支撐；上述項目為重點工程項目。本文所選鋼筋混凝土支撐軸力監(jiān)測分別為某陽角處第二道斜撐和相鄰處的第二道對撐梁。對撐梁截面尺寸為 1 500 mm×1 200 mm，長度為 144 m；角撐梁截面支撐尺寸為 1 200 mm×1 200 mm，長度為 21 m。上述混凝土標(biāo)號為 C 40，第二道支撐內(nèi)力設(shè)計報警值分別為24000 kN、19250 kN（按構(gòu)件承載力設(shè)計值的 70 % 確定）。

2 支撐軸力監(jiān)測方法

支撐內(nèi)力監(jiān)測是利用與矩形支撐梁四根主筋綁扎連接的混凝土應(yīng)變計或鋼筋應(yīng)力計兩種鋼弦式傳感器，獲得所綁扎連接的主筋應(yīng)變或應(yīng)力；再推算每截面四根主筋的應(yīng)變或應(yīng)力的平均值；再根據(jù) GB 50010－2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》推算出鋼筋混凝土的支撐內(nèi)力，所推算的數(shù)值與設(shè)計報警值比較，提出是否預(yù)警，從而達到內(nèi)力監(jiān)測的目的。

2.1 鋼筋混凝土應(yīng)力計監(jiān)測

2.1.1 精度及計算方法

式中：F 為混凝土支撐軸力，kN；fi為鋼筋計測試得到的當(dāng)次頻率，Hz；f0為鋼筋計測試選取的初始頻率，Hz；K 為鋼筋計標(biāo)定系數(shù)，kN/F；Ac、As分別為混凝土、鋼筋的截面面積，mm2；Ec、Es分別為混凝土、鋼筋的彈性模量，N/ mm2；aS為鋼筋計截面面積，mm2。

2.1.2 安裝方法

通過先把鋼筋計安裝位置處的鋼筋截斷，利用套筒連接或焊接連接（見圖 1）。

圖1 鋼筋混凝土應(yīng)力計安裝示意圖

2.2 振弦式應(yīng)變計監(jiān)測

2.2.1 精度及計算方法

振弦式應(yīng)變計精度為≤0.5 %F·S。振弦式應(yīng)變計混凝土支撐軸力計算見式（2）：

式中：F 為凝土支撐軸力，kN；fi為應(yīng)變計測試得到的當(dāng)次頻率，Hz；f0為應(yīng)變計測試選取的初始頻率，Hz；K 為應(yīng)變計標(biāo)定系數(shù)，με/F；AC為混凝土的截面面積，mm2；EC為混凝土的彈性模量，N/ mm2。

記者：民營企業(yè)發(fā)展離不開嚴(yán)格公正文明的行政執(zhí)法，司法部出臺了“三項制度”，這將對規(guī)范執(zhí)法行為保護民營企業(yè)發(fā)展起到怎樣的作用？

2.2.2 安裝方法

采用綁扎連接方法（見圖 2）。

2.3 監(jiān)測傳感器的埋設(shè)位置

在鋼筋混凝土混凝土支撐中，預(yù)先在支撐的鋼筋籠四個角或四條邊位置分別埋設(shè) 1 個傳感器（見圖 3）。

圖2 振弦式混凝土應(yīng)變計安裝示意圖

圖3 測試元件安裝示意圖

3 支撐軸力實例分析

通過在基坑支撐梁第二道對撐及第二道斜撐的相同位置，同時埋設(shè)鋼筋應(yīng)力計和應(yīng)變計。其中 ZL 1、ZL 2 為第二道對撐軸力監(jiān)測點；ZL 3、ZL 4 為第二道斜撐軸力監(jiān)測點，對其軸力變化進行監(jiān)測，結(jié)合施工工況及監(jiān)測的支撐軸力變化曲線圖進行實例分析。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果、對基坑的結(jié)構(gòu)分析及處理措施，分析鋼筋計與應(yīng)變計實測值差異的影響因素及其應(yīng)用。

3.1 監(jiān)測結(jié)果

3.1.1 第二道對撐梁軸力分析

1）開挖第二道支撐下土方至第三道支撐標(biāo)高階段（見表 1 時間節(jié)點：2018.10.12-2018.11.10），軸力逐步增大到 10 015 kN（見圖 4、圖 5）

2）第三道支撐梁墊層施工階段，棧橋超載，監(jiān)測區(qū)域格構(gòu)柱鋼翼板開裂，原來相對穩(wěn)定的軸力增大至12 339 kN（見圖 4、圖 5），處于峰值狀態(tài)，未超出設(shè)計報警值。

表1 監(jiān)測區(qū)域 2018.07.01～2019.01.29 施工工況記錄表

圖4 對撐 ZL1 支撐軸力曲線圖

圖5 對撐ZL2支撐軸力曲線圖

3）后續(xù)工序施工階段，軸力相對穩(wěn)定。

3.1.2 第二道陽角斜撐梁軸力分析

1）開挖第二道支撐下土方至第三道支撐標(biāo)高階段（見表 1 時間節(jié)點：2018.10.12-2018.11.10），軸力逐步增大到 5 342 kN（見圖 6、圖 7），處于峰值狀態(tài)，未超出設(shè)計報警值。

2）后續(xù)工序施工階段，軸力相對穩(wěn)定。

3.2 結(jié)構(gòu)分析

當(dāng)基坑開挖到第三道支撐標(biāo)高處時，棧橋板上方超載，格構(gòu)立柱翼板出現(xiàn)爆裂現(xiàn)象（見圖 8）。

圖6 陽角處斜撐 ZL 3 支撐軸力曲線圖

圖7 陽角處斜撐 ZL 4 支撐軸力曲線圖

圖8 格構(gòu)立柱破裂情況

3.3 處理措施

1）專家會議要求對鋼構(gòu)立柱加固處理（見圖 9）。

圖9 應(yīng)急搶險過程

2）處理結(jié)果：格構(gòu)立柱加固處理完成，經(jīng)驗收合格（見圖 10）。

圖10 加固后格構(gòu)立柱

3.4 結(jié)果分析

根據(jù)此實例，可作出以下結(jié)論。

1）應(yīng)變計和應(yīng)力計均能監(jiān)測軸力的變化情況，能夠真實反應(yīng)所測軸力變化趨勢。

2）應(yīng)力計和應(yīng)變計實測軸力有差異，應(yīng)變計所測數(shù)據(jù)偏大。

3）內(nèi)力并非全部由荷載產(chǎn)生，還有多種非荷載因素產(chǎn)生的附加應(yīng)力，如支撐梁內(nèi)外溫差、混凝土徐變、開挖前的初始頻率選取等。

4）設(shè)計二維內(nèi)力與實際圍護結(jié)構(gòu)三維受力及設(shè)計簡化了地層和結(jié)構(gòu)支撐都與工程實際有差異。

5）應(yīng)變計和應(yīng)力計都是通過量測鋼筋變形，認(rèn)為鋼筋與混凝土同步變形反算內(nèi)力，導(dǎo)致計算得到的內(nèi)力過大。

6）設(shè)計方需明確支撐軸力報警值是按 GB 50497－2009《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》中第 8.0.4 條款的 f3荷載設(shè)計允許值還是 f2構(gòu)件承載力設(shè)計允許值的 70 % 確定［2］，建議采用 f2。

4 結(jié)語

基坑支護結(jié)構(gòu)力值監(jiān)測往往與實際情況會有較大差異，原因包括但不限于安裝方法、測試元器件、計算方法、現(xiàn)場綜合原因等，當(dāng)與實際有較大差異的監(jiān)測力值會使現(xiàn)場工程師產(chǎn)生誤判。實際工程中，需針對基坑監(jiān)測力值、現(xiàn)場其他監(jiān)測數(shù)據(jù)情況等具體分析，提出合理的處理意見，既確保了深基坑的施工安全，又能為建設(shè)單位節(jié)省資金投入，值得工程參與各方參考借鑒。