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关于支撑轴力在建筑工程中的监测应用

发表时间：2020/11/23 来源：《基层建设》2020年第22期作者：张林李国强阿旺仁增王腾

[导读] 摘要：随着国民经济的不断发展，建筑业快速发展，其中建筑工程质量和工程施工安全，成为迫在眉睫的问题，应运而生的基坑监测在一定程度上既保障了业主对施工过程中质量的把控，又及时反馈工程施工安全问题，保障工程项目施工顺利进行，促进安全建设风险管理工作的系统化、规范化和信息化。

        西藏地勘局第五地质大队格尔木 816099
        摘要：随着国民经济的不断发展，建筑业快速发展，其中建筑工程质量和工程施工安全，成为迫在眉睫的问题，应运而生的基坑监测在一定程度上既保障了业主对施工过程中质量的把控，又及时反馈工程施工安全问题，保障工程项目施工顺利进行，促进安全建设风险管理工作的系统化、规范化和信息化。基坑支撑轴力监测数据和相关分析资料成为处理风险事务和基坑工程安全事故的重要参数依据，进而最大限度的规避风险，避免人员伤亡和降低经济和工期损失。
        关键字：基坑监测；支撑轴力；信息化
        1、内支撑轴力监测原理和方法
        监测元件为钢筋应力计，支撑应力监测的应力计根据支护结构设计大样图选型，并埋设于各支撑段1/3的位置。混凝土浇筑前，应将应力计先与主筋对接焊好，对测点编号及应力计标定编号作好记录，将应力计测量导线引出支撑模板外，用保护管将其接至基坑顶部护栏以内，导线端头做好编号标记，以便于监测与导线保护。采用钢筋计测量钢支撑的应力，预先在支撑内的钢筋笼中间位置各埋设一组钢筋计。然后通过共同工作、变形协调条件反算支撑的混凝土轴力。
        轴力计算公式：

        2、内支撑轴力监测数据实例分析
        2、1 基坑开挖施工过程中轴力变化情况
        西藏文化广电艺术中心建设项目，位于拉萨市城关区江苏大道与岗廓路交汇处西侧，总占地面积166134平方米（249.2亩），项目包含两个功能模块：（1）西藏综合艺术中心：位于场地东侧，作为本区域公共文化艺术的基础设施，为本地区传承、弘扬、发展西藏表演艺术，提高艺术创作提供基地，丰富群众文化生活，提高艺术鉴赏水平，同时还肩负艺术培训、艺术讲座、艺术交流的功能。（2）西藏广电中心：位于场地西侧，集广播、电视和融媒体节目采集、编辑、制作、播出、传输、发射、监管及各种保障功能为一体的多元高效综合体。其中该基坑支护采用挖孔灌注桩+混凝土支撑支护型式。基坑开挖地段主要地层为砂砾石层，相对不稳定。本基坑轴力监测位于西藏综合艺术中心3号基坑，于2020年6月22日开始基坑开挖，2020年8月28日该处基坑开挖结束并于9月底板浇筑完成。在此开挖期间利用人工进行3天1测数据采集。基坑该部位轴力监测点平均变化曲线图如下：

        2、2 监测与数据分析
        由上表可以发现基坑开挖后随着开挖深度的增加，轴力持续增大，变化波动较大。而后基坑开挖完成后，在做地板浇筑过程中轴力数据增加速度放缓后相对稳定，其后内支撑轴力有所减小。最后进入稳定状态。这是因为开挖刚开始时，土体对于基坑支撑结构的支撑作用立即消失，内侧土压力卸荷，开挖面以上的土压力由静止土压力迅速变为主动土压力，为达到平衡，卸下的这一部分土压力转加给混凝土支撑梁。所以在开挖开始的一段时间里，混凝土轴力会持续增加。待开挖一段时间后，该段的开挖面以上的支护结构暴露了一段时间，经过应力和变形的相互调整，轴力变化也趋于稳定。
        3、支撑轴力监测影响因素
        按照轴力的监测计算方法，测试的轴力在同一天不同时间的测量值也相差很大，这除了监测人员及监测仪器本身的问题和温度影响因素外，还要考虑钢筋混凝土材料受力特点。因为实际监测的埋在钢筋混凝土中的钢筋应力并不完全等同于实际荷载，而是有一部分非荷载应力的影响。具体主要是混凝土的徐变和收缩。
        3、1 混凝土徐变的影响
        在长期荷载作用下，混凝土内水泥胶体微孔隙中的游离水会慢慢蒸发，导致水泥胶体体积缩小，形成徐变过程。徐变导致混凝土结构变形。钢筋虽然也会发生徐变，但是钢筋的徐变只与当前应力相关，而与历史应力无关。混凝土轴向变形速率大于钢筋的轴向变形速率，引起两者之间的附加内力，因此这使得测量值比实际值大。
        3、2 混凝土收缩的影响
        在钢筋混凝土支撑开始受荷进入工作状态后，混凝土在一直的发生体积收缩。混凝土在收缩时会产生收缩变形，而钢筋混凝土结构中的钢筋不会收缩，考虑到变形协调，钢筋会在阻碍混凝土收缩变形，在阻碍过程中钢筋就会发生变形，产生附加应力。
        3、3 外围温度的影响
        在轴力监测的过程中，支撑梁不仅外应力变化直接变化的反映，外界周围的气压，温度对传感器也有一定的影响，尤其温度，同一天在不同温度下，监测数据有少许的变化，导致最终数据有所差异化。在建筑工程监测中，考虑多种影响因素带来监测数据的实际变化。
        4、结论
        随着对建筑工程质量和工程安全事故考量，基坑支撑轴力监测，越来越受到相关部门的高度重视，其中监测数据的及时性、有效性成为施工单位和上级部门的重中之重。监测中做到同一时间周期、相同监测仪器和固定人员，是反映监测数据客观性和准确性的有力保障。希望该项监测工作越来越被广泛接受和认可，并在高速发展的建筑行业予以广泛应用。
        参考文献：
        [1]建筑变形测量规范.JGJ 8-2016实施指南.北京：中国建筑工业出版社，2016
        [2]建筑基坑工程监测技术标准.GB 50497-2019.北京：中国计划出版社，2019
        [3]支撑轴力监测报告.拉萨：2020