邯鄲某基坑開挖過程中內支撐軸力變化分析

李宏偉

（河北工程大學地球科學與工程學院 邯鄲 056038）

引言

隨著城市基本建設的發展，高層建筑越來越多，基坑工程向更大、更深的方向發展，越來越多的深基坑需要安全的支護。施工場地周圍建筑物較多，城市道路交匯處，城市地下管道繁雜交錯等現象導致建筑施工的難度越來越大。基坑工程在施工中存在著極大的風險性，基坑支護一旦失效，將會造成建筑與地下管線的損壞，嚴重的，造成重大的人員傷亡事故和經濟損失。而采用內支撐支護對周圍建筑物、道路及地下管線影響小，在周圍環境復雜地區得到廣泛應用。

1 工程概況

1.1 基坑周邊環境

本工程場地地處城市商業繁華地帶，周邊建筑物、道路及管線較多，環境復雜。基坑東側從北到南分別為1地下商場、1#住宅樓、2地下商場、2#住宅樓，基坑南側為聯紡路，基坑西側為新興大街。

兩條道路路面下約1.5m處都埋設有污水、雨水、熱力、通信等管線，各管線距基坑邊線1.6～6.0m不等。

1.2 場地工程地質條件

根據勘察報告，場地內地形較為平坦，勘察深度范圍內所揭露的土層主要為第四紀新近沉積土、一般沉積土為主，主要為粉土與粉質粘土。

表1

勘察范圍內，施工期間鉆孔內初見水位埋深為3.5～5.2m，平均初見水位埋深為4.44m；穩定地下水水位埋深為3.5～4.00m，平均水位埋深為3.67m，為上層滯水，以大氣降水補給為主，水位波動約為1.00m，近期年最高水位可按2.5m考慮。

1.3 基坑支護及降水方案

基坑開挖深度為13.7m，基坑工程安全等級為一級。基坑支護采用樁錨+內支撐支護，各支護單元基本情況如表2。

樁錨支護結構是基坑開挖邊坡支護方法中最常的一種，它主要有由一系列排樁和錨桿組成，其中排樁為擋土體系，錨桿為支撐體系。樁錨支護體系中的排樁主要要來擋土和擋水，錨桿主要是利用其自身與地層的錨固力給排樁體系一個水平的支撐拉力，阻止傾倒與土體滑動。內支撐結構主要包含鋼筋混凝土支撐和鋼支撐，本工程采用的是鋼筋混凝土支撐。

根據基坑支護設計文件，本工程采用止水帷幕+管井降水對地下水進行控制。

2 支撐軸力的監測

2.1 儀器的選擇

表2 支護結構單元一覽表

內支撐支護的基坑工程，一般是選擇部分支撐進行軸力變化觀測。本次采用的是天津市盛克威科技有限公司生產的振弦式鋼筋測力計，讀取數據的儀器選用了609系列振弦式傳感器讀數儀。該類型讀數儀讀取數據更為精確，能自動存儲數據且存儲量大，操作簡便。

2.2 監測方法

基坑在六月十號開始開挖，到八月底開挖完畢，在基坑每一次開挖過程中，用儀器測定軸力計頻率值，根據讀數儀得到的頻率值，通過公式計算得出相應的應力值：

p=k（fi2-f02）

式中：

p——被測土壓力計所受的軸力（kPa）；

k——土壓力計的靈敏度系數（kPa/Hz2）；

f0——土壓力計的初始頻率值；

fi——土壓力計工作頻率值。

開挖過程土體對支護結構產生土壓力，儀器承受荷載，鋼筋應力計傳感器的力發生變化，儀器的頻率值則發生變化，通過讀數儀讀取頻率值，而后根據公式計算軸力值。

3 試驗結果整理分析

通過對基坑標軸力進行監測，根據監測數據繪制出了內支撐支撐軸力隨基坑開挖的變化規律曲線圖，如圖1所示。

圖1 對撐內力圖

圖2 角撐內力圖

基坑支撐結構對撐軸力的監測值變化曲線圖2所示：從監測結果曲線圖可知，在基坑開挖過程中，支撐結構產生的壓力不斷增加，但是中間出現了下降，可能是由于基坑開挖的擾動以及現場施工的影響，此后隨著開挖的進行，基坑軸力不斷增大，開挖至坑底后，其值不在變化，趨于穩定。

通過對監測數據的分析整理，得到了結構支撐軸力的變化規律，得到基坑整體比較穩定，支護結構設計較為合理。

4 結語

因素由于地質條件及現場施工環境多變、以及理論的不完善等，在深基坑工程開挖的過程中可能出現各種未知而且復雜的問題，工程風險難以控制。而監測結果可以直接反映施工過程中出現的各種狀況。現場監測對基坑開挖具有十分重要的作用，通過現場監測可以準確掌握開挖基坑的受力變形情況，通過監測數據的實時反饋，專業監測單位通過與施工單位的緊密配合，監測指導施工，監測與施工做到了有機結合，從而實現信息化施工的目的，能準確了解基坑周邊地表沉降變形，圍護結構位移量，支撐軸力的大小。通過對這些參數的整理分析，預測基坑圍護結構的變形規律與變形趨勢，從而優化支護參數設計，指導現場施工，保證工程安全穩定，根據前期的監測成果，及時對不符合實際的設計計算進行適當調整，對于優化設計、節約工程造價或降低工程風險將起到事半功倍的效果。

因此對深基坑的現場監測工作在基坑施工過程中具有十分重要的指導意義。