基坑监测中混凝土支撑轴力测量实验探究

基坑监测中混凝土支撑轴力测量实验探究

陈文辉

深圳市勘察研究院有限公司 广东深圳 518110

摘要：混凝土支撑轴力是基坑工程常用监测指标，通过测量数据可以判断基坑工程质量。为此，首先阐述了基坑混凝土支撑轴力测量实验流程，其次以某城市轨道车站主体施工工程为例，分析了混凝土支撑轴力变化、混凝土支撑轴力测量误差原因及实验质量控制措施，以期为混凝土支撑轴力测量实验顺利进行提供保障。

关键词：基坑监测；测量实验；混凝土支撑轴力

引言：在基坑监测过程中，如果测量得到的混凝土支撑轴力超过了设计值，表示基坑支护结构可能出现失稳、被破坏等问题，施工团队需要在问题发生前采取必要处理措施。如果测量得到的混凝土支撑轴力与实际混凝土支撑轴力存在较为明显的误差，表示施工团队需要及时调整混凝土支撑轴力测量实验方法及流程。

1.基坑混凝土支撑轴力测量实验流程

1.1埋设混凝土支撑轴力测量点

在基坑工程中，一般选择通过钢筋计直接测量得到钢筋应力，随后再通过钢筋与混凝土的变形协调条件计算混凝土支撑轴力[1]。

可见，埋设混凝土支撑轴力测量点指的是埋设钢筋应力测量点。具体来讲，钢筋应力测量点一般埋设在混凝土支撑1/3位置处，不能埋设在主筋节点位置，通过４条边或４个角形成监测截面。

钢筋计一般通过搭接焊接方式与受力主筋连接，并且保持受力主筋与钢筋计的轴心相对[2]。搭接焊接温度较高，可能会对传感器正常运行造成不利影响，因此需要采取如下预防措施：将安装钢筋计位置处的主筋截下一段且长度需要超过传感器长度，在被测量主筋上焊接连上连杆的钢筋计，钢筋计连杆长度需要满足搭接焊缝长度需求；在搭接焊接过程中，用湿布包裹传感器并且不断泼洒冷水，一直到钢筋温度冷却到合适值为止；在搭接焊接过程中，不断检测传感器运行频率，确保其运行频率处于正常水平。在基坑工程实际条件允许的情况下，需要优先搭接焊接连杆和受力钢筋，随后在其上旋上钢筋计，这种方式能够有效规避搭接焊接温度问题，但是很多基坑工程的实际情况并不支撑完成此项操作。

1.2计算混凝土支撑轴力

混凝土支撑轴力计算公式为：。

ＮＣ代表支撑内力，δＳ代表钢筋应力，ＥＣ代表混凝土弹性模量，ＥＳ代表钢筋弹性模量，ＡＣ代表混凝土截面积，ＡＳ代表钢筋总截面积。计算公式为：，其中，ｋｊ代表第ｊ个钢筋的计标定系数，ｆｊｉ代表第ｊ个钢筋的计监测频率，ｆｊ０代表第ｊ个钢筋的计初始频率，ＡＪＳ代表第ｊ个钢筋的计截面面积[3]。

2.基坑混凝土支撑轴力测量实验实例分析

2.1混凝土支撑轴力变化

某城市轨道车站主体施工工程在最初基坑混凝土支撑轴力测量实验中，选择钢筋支撑强度超过设计值之后的频率作为钢筋的计初始频率。这是因为混凝土结构在凝结和硬化过程中会发生碳化作用及干燥失水情况，从而出现收缩变形，令混凝土结构内部产生一定的收缩应力，这些收缩应力能够被储存在混凝土结构内部，成为混凝土结构的内部应力。如果在计算混凝土支撑轴力时，未将上述收缩应力去除，很容易导致混凝土支撑轴力测量误差，因此选择去除收缩应力。

在此基础上，通过上述混凝土支撑轴力计算公式展开计算，选取3个受力较大部位监测点的计算具体混凝土支撑轴力值。在计算结果的基础上，总结本工程基坑混凝土支撑轴力变化趋势如下：在支撑下部土体开挖作业中，混凝土支撑轴力呈现为较为明显的增加趋势；当土体开挖作业进行到6m位置处时，混凝土支撑轴力依然呈现为增加趋势；当第二道钢支撑架设作业完成后，混凝土支撑轴力变化开始趋于平缓。

总体来讲，由于本工程3个月冬休阶段的日渐温度从最开始的由高到低变化逐渐转为了由低到高变化，混凝土支撑轴力也随之呈现为凹曲线变化趋势；在温度逐渐提高后，混凝土支撑轴力基本回到了土方开挖结束时的支撑轴力。

2.2混凝土支撑轴力测量误差原因

本工程设计混凝土支撑轴力值为3000kN，因此选择设计值的80%作为控制值，即为2400kN。通过此数据，可以发现3个监测点的具体混凝土支撑轴力值均超过了控制值，甚至是设计值，因此做出了预警。设计单位综合上述混凝土支撑轴力测量实验数值，给出了6000KN的混凝土支撑轴力极限承载力，因此选择设计值的80%作为控制值，即为4800KN。

但是在随后的监测及测量实验中，混凝土支撑轴力受力超预警值部位结合桩体测斜、桩顶位移、桩顶沉降的数据发现，这些监测值均未达到预警级别。因此可以判断，在此次混凝土支撑轴力测量实验中，出现了混凝土支撑轴力测量误差。

混凝土支撑轴力测量误差原因分析如下：钢筋计埋设作业不够规范，例如，搭接焊接温度影响钢筋计应用性能、缺少杆件连接扭矩导致钢筋计与连杆未能实现有效连接、连杆在钢筋计与被测量主筋连接之后出现了偏心问题等；上述混凝土支撑轴力计算公式的应用有一定前提条件，即假设钢筋结构与混凝土结构的变形处于理想状态下，但如果实际工程达不到这一状态，便会导致混凝土结构内部应力变化，此时通过监测及公式得到的混凝土支撑轴力值只是一个相似值，并不够准确；钢筋计测量得到的温度基于恒定温度，但是实际监测位置的温度变化较大，而钢筋计生产厂家并没有提供温度调整参数，从而导致混凝土支撑轴力误差；主筋结构在温度影响下会出现不同程度的变形，但是施工团队往往不能全面确保监测过程中的日照和温度变化，在外界温度不同的情况下，实际监测值自然会出现不同程度的变化。

总体来讲，在混凝土支撑轴力测量实验过程中，计算得到的混凝土支撑轴力往往会超过实际混凝土支撑轴力[4]。

2.3混凝土支撑轴力测量实验质量控制措施

为了缩小混凝土支撑轴力测量值与实际值的差距，施工单位需要采取一定的混凝土支撑轴力测量实验质量控制措施，具体如下：尽量选择具备温度感及温度调整参数的钢筋计；确保钢筋计埋设作业进行的规范程度，降低外界因素对于埋设作业的不理影响；在应用上述混凝土支撑轴力计算公式时，需要去除混凝土支撑结构施工完成后产生的应力，从而尽量缩小测量误差；在埋设钢筋计之后，避免在后续混凝土浇筑作业、周边施工作业时中破坏钢筋计；尽量选择相似天气环境完成混凝土支撑轴力测量实验，避免出现较大的时间跨度，从而减少外界温度对于测量数值的影响；当混凝土支撑轴力达到预警级别后，不应当立即做出基坑支护结构设计调整，而是需要结合周边监测结果，完成对混凝土支撑轴力及基坑支护结构稳定程度的综合判断，经过多项测量确认后，如果混凝土支撑轴力仍然处于预警级别，才能够进行基坑工程设计调整，避免出现不合理设计变更问题。

结束语：综上，基坑混凝土支撑轴力测量实验主要包括埋设混凝土支撑轴力测量点、计算混凝土支撑轴力两个环节，在实际实验过程中，受到多种因素的影响可能会出现混凝土支撑轴力测量误差，需要采取针对性实验质量控制措施，从而缩小混凝土支撑轴力测量值与实际值的差距，提高实验测量结果的精确程度。

参考文献：

[1]张桢树,薛飞,张劢,等.对土岩组合基坑混凝土支撑轴力监测的一点思考[J].地基处理,2022,4(01):73-80+86.

[2]章丹峰,李均,熊飞,等.基坑监测中混凝土支撑轴力测量影响因素与计算方法研究[J].建筑监督检测与造价,2020,13(05):25-33.

[3]张哲.基坑混凝土支撑轴力监测数据异常情况分析与探讨[J].隧道建设,2016,36(08):976-981.

[4]鲁智明,和再良,陈刚.基坑工程监测中钢筋混凝土支撑轴力测试计算方法[J].上海地质,2010(01):46-49.