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基坑工程中混凝土支撑内力监测结果异常分析

时间:2014-11-08 09:18来源: 作者:11 点击:
近 20 年来,我国各大中城市万幢高楼拔地而起,10 层以上的建筑物已逾l×l08m2;其中高度超过 100m的建筑物已有约 200 座。这些已建和在建的高楼超高大楼,伴随着地下室的兴建,其基坑深度已逐渐由 6m、8m发展至 10m、20m以上。深基坑支护在地下施工中起着举足轻重的作



  

基坑工程中混凝土支撑内力监测结果异常分析胡正亮(同济大学地下建筑与工程系)

(摘要:软土地区深基坑工程中经常遇到的会阻碍施工正常进行的问题——混凝土支撑的内力监测结果异常问题,针对问题的出现进行了简要的原因分析、解释和总结,同时提出一些针对在工程中有利于避免受异常结果影响的建议。)

近 20 年来,我国各大中城市万幢高楼拔地而起,10 层以上的建筑物已逾l×l08m2;其中高度超过 100m的建筑物已有约 200 座。这些已建和在建的高楼超高大楼,伴随着地下室的兴建,其基坑深度已逐渐由 6m、8m发展至 10m、20m以上。深基坑支护在地下施工中起着举足轻重的作用。在现代基坑工程中,监测已经成为必要和重要的一个环节。在深基坑工程施工过程中,混凝土支撑系统的轴力监测结果异常(轴力监测值过大,但实际工程结构中并非内力过大或不稳定;如:一根C35 1m×lm截面的钢筋混凝土支撑,有时轴力监测值会达到 20000~30000kN,而依然处于正常工作状态)问题普遍地存在着,时常会对工程施工的进行造成不必要的阻碍。将从机理上分析解释其原因并提出一些针对在工程中解决问题的建议。

1、原因分析研究其实,在实际工程中,任何问题存在的原因,往往都是多样的。但尽管原因是多样的,但总是存在主导的原因。就混凝土支撑系统的轴力异常问题来讲,我认为主要是由以下几个主要原因造成的:在钢筋混凝土支撑开始受荷进人工作状态后,有两个事实应该引起我们的注意:

(1)混凝土仍然在不断地发生体积收缩;

(2)在荷载下混凝土一直在发生徐变。混凝土的收缩和徐变是影响因素较为复杂的变形。混凝土的收缩是混凝土体内水泥凝胶体中游离水蒸发,而使其本身体积缩小的一种物理化学现象,它是不依赖于荷载而与时间有关的一种变形。影响混凝土的收缩率的主要因素是环境的相对空气湿度和混凝土龄期,还与构件的厚度、水灰比以及环境温度等因素有关。徐变是与外力荷载及时间均有关系的一种非弹性性质变形。在长期荷载作用下,混凝土体内水泥胶体微孔隙中的游离水将从毛细管里挤出并蒸发,导致胶体体积缩小,形成徐变过程。混凝土的徐变大小,取决于荷载、混凝土龄期、环境条件、混凝土配合比、构件厚度以及时间长短等因素。混凝土的徐变变形和收缩变形一样,初期增长很快,以后逐渐缓慢(5— 15 年增长达到极限值)。大体来说,收缩的变化规律与徐变的变化规律是相似的。收缩和徐变的发生都会增大结构的变形,也都会使混凝土的弹性模量降低;同时造成结构内力重分布,即产生次内力。钢筋混凝土支撑中混凝土中存在的这两个现象,导致混凝土在荷载下的变形比在理论上进行分析、计算、设计时要大。钢筋呢?它不发生收缩,但存在徐变,但徐变速率不及混凝土。当轴力荷载作用在钢筋混凝土杆件时,由于收缩和徐变的发生,混凝土轴向变形速率高于钢筋,钢筋的变形和轴力在混凝土与钢筋间的粘结力的作用下,会明显地增加,会发生更大的弹性压缩,尤其是在混凝土徐变和收缩发展较快的初期。我们在监测中测量轴力的应力计正是通过量测钢筋的变形,认为钢筋与混凝土的弹性变形是完全协调同步的从而反算支撑内力的;所以测得过大的钢筋变形,必然反算而得到过大的支撑内力。

2、结论与建议通过上面的分析,我们可以说,在混凝土收缩和徐变发展速度较快的相当长一段时间内,测得的钢筋混凝土支撑内力大于实际内力,实际内力并非有监测得到的异常结果那么大。而且大量的工程中的事实也支持着这一结论:在实际工程中,大部分出现此类情况的基坑支撑系统是处于安全状态的。如:虹桥国际商城基坑开挖深度 13.70m,

3 道混凝土支撑,第 2 道支撑(C35 1200mm×1000mm)轴力监测值最大处曾达到 30500kN,已大大超过支撑的安全报警值,但支撑一直安全工作,未出现裂缝等不安全、失稳迹象,直至支撑拆除;南京地铁指挥中心基坑开挖深度 15.40m,4 道钢筋混凝土支撑,施工过程中第 3 道支撑(C35 1200mm×1000mm)轴力监测值最大处达到 21000kN,已超出轴力安全报警值,但并未出现不安全工作的迹象,直至支撑拆除。对监测工作的针对性建议:

 (1)根据工程经验对现有的监测方法得到的监测结果进行合理的修正;

(2)研究、采用新的更为准确的混凝土支撑内力监测手段;

(3)轴力监测值不大时,监测值作为可以作为较保守的内力值供工程参考;

 (4)适当提高钢筋混凝土支撑的轴力监测报警值。解决混凝土支撑内力监测中出现的结果异常问题,在基坑工程中对设计计算分析和施工质量控制这两方面工作水平的提高都会有巨大的帮助作用,是有着巨大研究价值的新课题,是我们今后应该继续进行研究、努力解决的问题。摘自《西部探矿工程》

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