邯郸某基坑开挖过程中内支撑轴力变化分析

李宏伟

（河北工程大学地球科学与工程学院 邯郸 056038）

引言

随着城市基本建设的发展，高层建筑越来越多，基坑工程向更大、更深的方向发展，越来越多的深基坑需要安全的支护。施工场地周围建筑物较多，城市道路交汇处，城市地下管道繁杂交错等现象导致建筑施工的难度越来越大。基坑工程在施工中存在着极大的风险性，基坑支护一旦失效，将会造成建筑与地下管线的损坏，严重的，造成重大的人员伤亡事故和经济损失。而采用内支撑支护对周围建筑物、道路及地下管线影响小，在周围环境复杂地区得到广泛应用。

1 工程概况

1.1 基坑周边环境

本工程场地地处城市商业繁华地带，周边建筑物、道路及管线较多，环境复杂。基坑东侧从北到南分别为1地下商场、1#住宅楼、2地下商场、2#住宅楼，基坑南侧为联纺路，基坑西侧为新兴大街。

两条道路路面下约1.5m处都埋设有污水、雨水、热力、通信等管线，各管线距基坑边线1.6～6.0m不等。

1.2 场地工程地质条件

根据勘察报告，场地内地形较为平坦，勘察深度范围内所揭露的土层主要为第四纪新近沉积土、一般沉积土为主，主要为粉土与粉质粘土。

表1

勘察范围内，施工期间钻孔内初见水位埋深为3.5～5.2m，平均初见水位埋深为4.44m；稳定地下水水位埋深为3.5～4.00m，平均水位埋深为3.67m，为上层滞水，以大气降水补给为主，水位波动约为1.00m，近期年最高水位可按2.5m考虑。

1.3 基坑支护及降水方案

基坑开挖深度为13.7m，基坑工程安全等级为一级。基坑支护采用桩锚+内支撑支护，各支护单元基本情况如表2。

桩锚支护结构是基坑开挖边坡支护方法中最常的一种，它主要有由一系列排桩和锚杆组成，其中排桩为挡土体系，锚杆为支撑体系。桩锚支护体系中的排桩主要要来挡土和挡水，锚杆主要是利用其自身与地层的锚固力给排桩体系一个水平的支撑拉力，阻止倾倒与土体滑动。内支撑结构主要包含钢筋混凝土支撑和钢支撑，本工程采用的是钢筋混凝土支撑。

根据基坑支护设计文件，本工程采用止水帷幕+管井降水对地下水进行控制。

2 支撑轴力的监测

2.1 仪器的选择

表2 支护结构单元一览表

内支撑支护的基坑工程，一般是选择部分支撑进行轴力变化观测。本次采用的是天津市盛克威科技有限公司生产的振弦式钢筋测力计，读取数据的仪器选用了609系列振弦式传感器读数仪。该类型读数仪读取数据更为精确，能自动存储数据且存储量大，操作简便。

2.2 监测方法

基坑在六月十号开始开挖，到八月底开挖完毕，在基坑每一次开挖过程中，用仪器测定轴力计频率值，根据读数仪得到的频率值，通过公式计算得出相应的应力值：

p=k（fi2-f02）

式中：

p——被测土压力计所受的轴力（kPa）；

k——土压力计的灵敏度系数（kPa/Hz2）；

f0——土压力计的初始频率值；

fi——土压力计工作频率值。

开挖过程土体对支护结构产生土压力，仪器承受荷载，钢筋应力计传感器的力发生变化，仪器的频率值则发生变化，通过读数仪读取频率值，而后根据公式计算轴力值。

3 试验结果整理分析

通过对基坑标轴力进行监测，根据监测数据绘制出了内支撑支撑轴力随基坑开挖的变化规律曲线图，如图1所示。

图1 对撑内力图

图2 角撑内力图

基坑支撑结构对撑轴力的监测值变化曲线图2所示：从监测结果曲线图可知，在基坑开挖过程中，支撑结构产生的压力不断增加，但是中间出现了下降，可能是由于基坑开挖的扰动以及现场施工的影响，此后随着开挖的进行，基坑轴力不断增大，开挖至坑底后，其值不在变化，趋于稳定。

通过对监测数据的分析整理，得到了结构支撑轴力的变化规律，得到基坑整体比较稳定，支护结构设计较为合理。

4 结语

因素由于地质条件及现场施工环境多变、以及理论的不完善等，在深基坑工程开挖的过程中可能出现各种未知而且复杂的问题，工程风险难以控制。而监测结果可以直接反映施工过程中出现的各种状况。现场监测对基坑开挖具有十分重要的作用，通过现场监测可以准确掌握开挖基坑的受力变形情况，通过监测数据的实时反馈，专业监测单位通过与施工单位的紧密配合，监测指导施工，监测与施工做到了有机结合，从而实现信息化施工的目的，能准确了解基坑周边地表沉降变形，围护结构位移量，支撑轴力的大小。通过对这些参数的整理分析，预测基坑围护结构的变形规律与变形趋势，从而优化支护参数设计，指导现场施工，保证工程安全稳定，根据前期的监测成果，及时对不符合实际的设计计算进行适当调整，对于优化设计、节约工程造价或降低工程风险将起到事半功倍的效果。

因此对深基坑的现场监测工作在基坑施工过程中具有十分重要的指导意义。