基于光纤传感技术的混凝土支撑轴力监测及数据分析

支撑轴力作为地铁深基坑施工监测的主要监测项目,是考察基坑自身安全状况的重要指标。针对目前混凝土支撑轴力监测值与实际情况差异较大的问题,分析造成混凝土支撑轴力监测值偏大的原因。利用光纤传感技术,在混凝土支撑纵向主筋肋槽上胶粘封装光纤光栅传感器(FBG),通过监测钢筋的应变推算出支撑梁的内力。在现有计算公式的基础上提出考虑混凝土收缩、徐变、应力应变关系非线性影响的轴力修正公式,对监测数据进行修正。以某市地铁深基坑为例,验证了光纤传感轴力监测技术及轴力修正公式的有效性。结果显示,FBG与钢筋计轴力曲线变化趋势一致,FBG考虑了温度补偿,监测值较钢筋计更加稳定;对轴力监测值进行修正,修正后的轴力值约为修正前的1/3,结果更加符合实际。     

杭州市秋涛路地铁车站深基坑钢支撑轴力监测与分析

通过对杭州市秋涛路地铁车站深基坑工程钢支撑轴力进行监测,分析了基坑在施工过程中轴力的变化规律。分析结果表明：在基坑开挖过程中,每道支撑架设后其轴力一般是逐渐增大,当其下的一道支撑开始受力时该道支撑轴力达到最大值,并随着各道支撑间的应力调整逐渐趋于稳定,部分支撑轴力的最大值出现在回筑阶段换撑的过程中。标准段除第1道支撑设计偏于不安全外,其它各道支撑实测轴力最大值约为设计值的20%～70%,各道支撑竖向间距设计不合理;端头井支撑实测轴力最大值约为设计值的30%～50%,设计值偏于保守,远小于设定的警戒值。     

伺服钢支撑系统“双控法”在邻近地铁隧道深基坑中的变形控制效果分析

目的：为控制新建基坑变形，减小基坑开挖对邻近地铁隧道的影响，需探究轴力控制和位移控制双重控制方法(以下简称“双控法”)下伺服钢支撑系统对基坑及邻近地铁隧道的变形控制效果。方法：依托杭州某基坑工程建立了该基坑与邻近地铁线的数值模型，提出了“双控法”的伺服钢支撑系统轴力模拟方案和位移控制方案，设定了相应的计算步和监测工况。对6种伺服方案下的基坑沉降量及深层水平位移量进行了对比。对不同轴力控制值和单次位移变化量控制值下对基坑的变形影响进行了分析，进而得到本工程的伺服钢支撑系统体系的设置方案。基于此方案，对基坑土体深层水平位移、基坑地面沉降、邻近地铁右线隧道沉降的模拟值和实际监测值进行对比，以分析伺服钢支撑系统变形的控制效果。结果及结论：双层支撑伺服钢支撑系统比单层伺服钢支撑系统的变形控制效果更好。“双控法”控制指标中，轴力控制值的增加可使围护结构的最大水平位移量和地面沉降量明显减小，单次位移变化量控制值的改变对最终变形结果影响不大。“双控法”下的伺服钢支撑轴力系统能够有效控制基坑变形，保护邻近既有地铁隧道结构安全。     

地铁深基坑钢支撑预加轴力消散原因分析

钢支撑具有材质轻、强度高、可预加轴力等特性,在地铁深基坑支护中发挥着重要的作用。针对地铁基坑支护中钢支撑预加轴力消散过快的问题,以昆明地铁4号线某监测标段范围内若干钢支撑实测轴力数据为例,分析钢支撑预加轴力消散的原因。研究表明:地连墙成槽质量、钢支撑体系安装质量不达标及温度等方面的因素是造成预加轴力消散的主要原因。     

深基坑混凝土支撑轴力监测研究

为了研究影响混凝土支撑轴力监测结果的主要因素,提高轴力监测的精确性,选取宁波某地铁车站基坑支护工程混凝土支撑的5个轴力监测点进行试验,发现温度、混凝土徐变、偏心荷载是影响监测精确性的主要因素。进而对监测方案进行了优化:①应尽量选在温度相近的时段进行监测;②出厂温度修正系数和现场温度修正系数差异较大,应采用现场温度修正系数;③混凝土徐变产生的附加荷载对监测数据影响显著,建议在混凝土支撑浇筑完成28 d后进行初值采集;④受偏心荷载的影响,混凝土支撑4个角的轴力差值较大,轴力最小值约为轴力最大值的30%,应在支撑4个角设置钢筋计,取测量的平均值作为测算数据。     

TRD工法联合伺服钢支撑在地铁深基坑中的应用

软土区地铁深基坑开挖围护结构中,TRD型钢水泥土搅拌墙使用越来越广泛,由于其为两种刚度相差较大材料的组合围护结构,TRD型钢水泥土搅拌墙的承载及变形机理与传统的连续墙差别较大。软土地区基坑工程,在支护结构设计及施工过程中,由于土体性质、荷载条件、施工环境的复杂性等因素,传统的钢支撑轴力在开挖过程中损失较为严重,伺服钢支撑作为轴力补偿的一种有效措施,在地铁深基坑支护结构中得到推广应用。宁波钱湖南路地铁站深基坑采用了TRD型钢水泥土搅拌墙作为围护结构,同时采用伺服钢支撑轴力补偿系统作为内支撑,对比分析实测围护结构水平位移,结果表明TRD型钢水泥土搅拌墙与伺服钢支撑轴力补偿系统作为内支撑的结合,可以较大减小围护结构最大水平位移。研究结论为软土区地铁深基坑开挖支护提供了设计、施工、安全控制等参考。     

钢支撑伺服系统地铁深基坑微变形控制技术研究

以深圳地铁 12 号线和平站为项目依托,通过 Midas 建模计算,分别研究钢支撑模拟方式、不同工况下钢支撑伺服系统对穗莞深高架桩基础的位移影响。在考虑传统钢支撑与伺服系统钢支撑的预加轴力与设计轴力的不同,以及不同工况下伺服系统与传统钢支撑系统的表现后,研究结果表明：全部钢支撑采用伺服系统的情况下,穗莞深桩基础的位移可以满足微变形控制要求;相邻(局部)钢支撑采用伺服系统,穗莞深桩基础的位移虽不满足微变形控制要求,但与限值差距较小;单独钢支撑采用伺服系统,穗莞深桩基础的位移难以满足微变形控制要求。在淤泥层较厚的地层,为保证工程安全,建议全部采用钢支撑伺服系统。     

钢支撑轴力在安装过程中的监测分析

钢支撑由于其架设进度快、轴力可复加、可重复使用等优点被广泛应用于地铁基坑工程的支护系统中。但大量的实测数据表明,钢支撑架设并完成预应力施加后,实测轴力往往远小于设计要求。以长三角某城市地铁深基坑工程钢支撑施工现场试验为例,观测支撑轴力在施加预应力前后的动态变化,得出钢支撑在架设后的轴力变化规律,提出适当提高预加轴力峰值及进一步减小千斤顶回撒前轴力损失的具体思路。     

钢支撑预加轴力对基坑变形的影响

以深圳地铁5号线工程为依托,结合现场土体性质以及围护结构参数,运用FLAC 3D软件模拟不同钢支撑预加轴力下基坑变形情况。研究结果表明:基坑变形量随着钢支撑预加轴力的增大而逐渐减小,且当预加轴力达到3倍标准值时,与不预加轴力钢支撑相比,基坑最大变形量可减少64.7%;当钢支撑预加轴力达到3倍标准值时,基坑内部会出现变形异常,不利于基坑的稳定,钢支撑预加轴力宜为1~3倍标准值。     

地铁车站深基坑围护结构变形规律监测研究

研究目的:以北京地铁奥运支线森林公园地铁车站北区深基坑工程为依托,采用现场监测的方法研究深基坑围护结构变形规律,目的是为类似工程的信息化施工和围护结构优化设计提供帮助.研究结论:围护桩的最大水平位移与开挖深度和时间密切相关,在基坑开挖到一定深度而未架设钢支撑时,桩顶水平位移最大,随着基坑的开挖和钢支撑的架设,最大水平位移发生的位置也随之下移.钢筋轴力随着钢支撑的施加而减少,钢支撑可以有效控制围护桩水平位移和桩内钢筋内力的增大,气温对钢支撑的轴力变化有一定的影响.     

钢支撑轴力伺服系统在车站深基坑支护的应用

深圳地铁12号线和平站下穿穗莞深城际高速铁路桥梁,地处填海区软弱淤泥地层,为减少地铁车站深基坑施工对城际铁路桥梁结构的影响,采取对桥梁基础进行隔离桩保护、支护结构加强等辅助措施,并利用钢支撑轴力伺服系统实时控制地铁基坑变形.目前地铁主体工程已完成,结果表明,在采取以上措施后,满足车站基坑施工与高架桥变形的安全性要求.     

宁波市轨道交通海晏北路换乘站基坑支撑优化与分析

基于宁波市轨道交通海晏北路换乘站基坑实测数据对比,研究了液压伺服钢支撑与普通钢支撑的支撑效果。利用Plaxis 3D软件对第5道混凝土支撑替换为液压伺服钢支撑的设计方案进行了模拟分析。结果表明:相较于普通钢支撑段,相邻液压伺服钢支撑段围护结构的水平,变形小22%左右,液压伺服钢支撑的支撑效果优于普通钢支撑。通过发挥伺服系统低补偿的优势,将伺服支撑段的第5道混凝土撑替换为3000 kN或4000 kN轴力情况下的液压伺服钢支撑,均满足规范对变形的要求。采用伺服钢支撑代替第5道混凝土撑的方案具有可行性。     

地铁换乘车站深基坑支护体系测试研究

研究目的:城市地铁换乘车站基坑施工难度大,维护结构安全性和稳定性尤为重要。针对某换乘车站工程地质条件、周边建筑环境和工艺特点,选取合适的围护方案和水平支撑体系。采用现场测试方法,分析基坑围护桩水平位移和钢支撑轴力变化规律,得出城市地铁换乘车站基坑支护有益结论,为相类似工程提供借鉴。研究结论:基坑开挖过程中,围护桩的变形随着开挖深度的增加而增大,由于桩顶设置有冠梁,围护桩变形最大值出现在开挖深度的中下部,随着开挖深度的增加,最大位移值的位置也随之下移。支撑轴力值在开始时增加量很大,随着基坑的开挖和下一道支撑的安装,变化幅度不大;施工过程中各道支撑的实测轴力占设计值百分比均小于70%。     

温度变化对地铁深基坑支护体系的影响研究

济南地铁烈士陵园站深基坑支撑轴力监测数据表明,支撑轴力变化随大气温度变化十分明显。为深入研究温度变化对地铁深基坑支护体系的影响,运用有限元计算分析地下连续墙厚度、刚度及支撑刚度在不同温度应力下对地下连续墙水平位移和支撑轴力的影响规律。计算结果表明,连续墙墙顶水平位移和支撑轴力随温度变化呈线性变化,随着温度升高,第1道支撑轴力逐渐减小,第2道和第3道支撑逐渐增大,第3道支撑轴力增幅更大;支撑刚度对支撑轴力的影响最为显著,地下连续墙刚度对墙顶水平位移的影响最为显著,地下连续墙厚度对墙体最大水平位移影响最为显著;温度变化20℃支撑轴力的变化幅度为13%~26%。     

富水半成岩砂岩地层地铁车站深基坑变形监测与数值模拟分析

以兰州市某地铁车站深基坑为例,研究第三系富水半成岩砂岩地层条件下桩撑支护结构深基坑的变形规律。通过对围护桩体水平位移、钢支撑轴力、地表沉降等实测结果进行分析,对基坑开挖过程进行数值模拟,将数值计算结果与实测结果进行对比研究基坑的变形规律。监测结果与数值分析表明:桩体变形呈现出两头小中间大的"弓型"变形特征,围护桩水平位移最大值发生在开挖面附近;正常施工下地表沉降形态为凹槽形,若围护桩间出现明显漏水、漏砂现象时为三角形;钢支撑轴力跳跃上升并在其下一道支撑架设后受力达到最大;深大基坑工程采用钻孔咬合灌注桩作为围护及止水结构时,必须确保桩体垂直度,保证桩体施工质量达到设计要求;数值计算结果与实测结果基本一致,数值模拟可为基坑的设计和施工提供依据。     

临河地铁深基坑开挖在大偏压作用下的支护结构性状研究

某地铁深基坑紧邻河边,且开挖过程中基坑两侧荷载不一致,存在大偏压,施工风险较大。为了深入研究临河深基坑开挖过程中大偏压作用下支护结构的受力性状,运用岩土工程有限元软件PLAXIS模拟临河大偏压深基坑开挖全过程。计算结果表明,在大偏压作用下,临河基坑两侧的支护结构位移、内力与普通的基坑存在较大差异,设计中需根据实际受力采用相应的支护结构及加固措施。另外,对加固形式、支护结构刚度等不同工况进行计算,总结了一些基本规律,为临河深基坑在大偏压作用下支护结构的设计提供有益的参考。     

宁波软土地区相连深基坑开挖施工时空效应实测分析

软土深基坑施工期变形具有明显的时空效应,以宁波软土地区相连深基坑为工程背景,对软土地区相连深基坑开挖的时空效应开展研究。基于基坑施工过程中地表沉降、地连墙水平位移、支撑轴力的监测数据,分析施工工序、开挖深度等因素对不同位置处基坑结构与土体的变形影响,并通过有限元软件对2基坑同时开挖的情况进行计算讨论。研究结果表明:采用2个基坑单独开挖的顺序,在一个基坑开挖时,已完成的地连墙或已封顶的车站结构将对这一侧的地表沉降和地连墙水平位移有较好的约束作用;地表沉降与地连墙水平位移在基坑长边上的值大于端头部分,且这2个变形值具有明显的深度效应,即随着开挖深度的增加,变形值增加更快;支撑轴力的变化主要受开挖土体的位置影响,越近的土体开挖,支撑轴力增加越大;若采用2基坑同时开挖的方式,控制中间部分地连墙的变形将是重点,施工安全也面临较大挑战。     

装配式地铁车站预制中板梁柱设计方案研究

以深圳地铁内支撑体系下的装配式车站为工程背景,研究车站预制中板梁柱设计的关键技术：中板设计需同时满足基坑支撑的受力转换及车站流水拼装的工艺要求;中板设计需满足吊装、拼装、基坑受力转换、正常使用等工况的受力要求;中板设计需满足楼梯及扶梯开洞的受力需求。针对以上问题,研究车站采用预制+叠合型式中板结构的流水拼装步序,对拼装步序中围护、中板结构受力及变形进行分析;通过采用预制+叠合结构型式的中板结构以满足施工阶段和使用阶段的受力要求;针对中板开设大孔洞的设计难点,通过孔内设置型钢支撑来满足拼装及基坑受力转换的需求,车站拼装完成后在孔边现浇纵横梁、叠合层等形成孔边加强结构,然后切除孔内型钢支撑形成永久开孔;并通过设置抗剪连接、叠合层、纵横梁体系等措施满足开孔受力需要。预制中板的设计措施研究,实现了地铁车站的全断面装配,进一步提高了地铁车站的装配率及流水拼装的工效。     

地铁车站岩质深基坑型钢挡墙结构分析

以重庆某地铁工程为背景,基于岩质基坑支护理论,提出了一种岩质地层深基坑支护结构——型钢挡墙结构。首先对该结构进行理论分析与计算,然后从结构的安全性、工期可行性及经济性等方面进行综合论证,最后通过现场测试验证了该结构的安全性和合理性。型钢挡墙结构丰富了岩质地层基坑支护形式,可为后续类似工程的建设提供借鉴与参考。