1、淺議溫度變化對(duì)混凝土支撐軸力監(jiān)測(cè)的影響高超 趙耀龍郭瑞蛟 李典兵（中交隧道工程局有限公司北京100102）【摘要】結(jié)合佛山地鐵二號(hào)線(xiàn)石梁站混凝土支撐軸力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析溫度變 化對(duì)軸力的影響，并提出相應(yīng)的施工注意事項(xiàng)及應(yīng)對(duì)措施，以期為類(lèi)似混凝土支 撐軸力監(jiān)測(cè)施工提供有益的參考與借鑒。【關(guān)鍵詞】混凝土支撐軸力監(jiān)測(cè)溫度變化措施地鐵車(chē)站施工中，為保證基坑整體安全，需于基坑開(kāi)挖及主體結(jié)構(gòu)回筑階段 對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)受力狀況、地表隆沉及周邊建（構(gòu)）筑物等進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)掌握 各支護(hù)結(jié)構(gòu)及建（構(gòu)）物所處狀態(tài)、受力特點(diǎn)、穩(wěn)定情況等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，信息化施 工，并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反饋情況，及時(shí)調(diào)整各施工工序，采取相應(yīng)處置措施，

2、科學(xué)、 合理指導(dǎo)后續(xù)施工，確保基坑本體及周邊環(huán)境的安全。1工程概況佛山地鐵二號(hào)線(xiàn)一期工程石梁站位于佛山市禪城區(qū)，為地下兩層雙跨矩形框 架結(jié)構(gòu)島式車(chē)站。車(chē)站長(zhǎng)度205.000米，基坑寬度19.223.2m，深度為18.22 19.24m，頂板覆土厚約3.8m。車(chē)站原始地貌為河流沖積平原地貌，地勢(shì)較平坦，地面高程一般在3.12 4.20m。上覆素填土、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土、粉土、粉細(xì)砂、殘積土，下伏基巖 主要為全中等風(fēng)化（泥巖、砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖、砂巖）。地下水位埋深1.20 4.70m。結(jié)合車(chē)站周邊環(huán)境條件，基坑安全等級(jí)為一級(jí)。基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)均采用6 10001400mm旋挖成孔灌注樁，基底主要位于

3、中風(fēng)化 泥質(zhì)砂巖中，圍護(hù)結(jié)構(gòu)插入深度2.5m。標(biāo)準(zhǔn)段第一道（見(jiàn)圖1）及端頭井第二、 三道均為鋼筋混凝土支撐，支撐截面為700*1000mm，冠梁尺寸為1000*1000mm， 腰梁尺寸為800*1000mm。支撐水平間距為9m。標(biāo)準(zhǔn)段第二、三道采用6 600，t=12 鋼管內(nèi)支撐與鋼圍檁組合支護(hù)。圖1第一道支撐平面布置圖2軸力計(jì)安裝要求本工程基坑第一道混凝土支撐軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)按1530m間距布設(shè)，共設(shè)置10 個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)在基坑內(nèi)受力較大的支撐上，每道支撐軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)豎向 位置保持一致。混凝土支撐每個(gè)截面內(nèi)埋設(shè)4個(gè)鋼筋計(jì)（振弦式鋼筋計(jì)），鋼筋計(jì)布置于支 撐四個(gè)角點(diǎn)，鋼筋計(jì)兩端與支撐主筋采用焊

4、接連接（焊接時(shí)采取保護(hù)措施，確保 鋼筋計(jì)不受焊接溫度影響或損壞）。鋼筋計(jì)電纜線(xiàn)固定于支撐梁體鋼筋內(nèi)，分別 將各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)線(xiàn)引出，做好標(biāo)記，置于施工不易碰撞處；在支撐上選擇支撐軸力 較大的點(diǎn)位為監(jiān)測(cè)點(diǎn)（約支撐長(zhǎng)度1/2處），現(xiàn)場(chǎng)安裝實(shí)物圖如圖2所示。圖2混凝土支撐鋼筋計(jì)安裝實(shí)物圖根據(jù)鋼筋計(jì)（振弦式鋼筋計(jì)）產(chǎn)品相關(guān)資料，軸力計(jì)算公式為：Fi=K*（fi2-f02） （其中，f鋼筋計(jì)測(cè)頻，f0-鋼筋計(jì)初頻），結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)四根鋼筋計(jì)取平 均值，并考慮截面積與彈性模量的影響，實(shí)測(cè)軸力值計(jì)算公式為：F=EF/4；F=F*（S/S）*（E/E）i0t gt g其中：F-支撐軸力監(jiān)測(cè)值；F.-單個(gè)鋼筋計(jì)內(nèi)力

5、；F-鋼筋計(jì)平均內(nèi)力；E-混凝土彈性模量；E鋼筋彈性模量；S混凝土支撐截面積；Sg-受力鋼筋截面積。3 混凝土支撐軸力的監(jiān)測(cè)本工程地處廣東省佛山市，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，夏季受副熱帶高壓帶控制， 夏季炎熱,氣溫高（最高可達(dá)40C）,且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)（5月10月），受東南季風(fēng) 的影響，降水豐富。本工程施工及監(jiān)測(cè)時(shí)間均為夏季高溫季節(jié)。本次研究選取ZCL-08-1、ZCL-09-1、ZCL-10-1三個(gè)斷面進(jìn)行分析（平面布 置圖見(jiàn)圖3）,所選混凝土支撐澆筑時(shí)間為2016年5月20日，2016年6月27 日分三次完成監(jiān)測(cè)初始值的測(cè)取。2016年7月22日（當(dāng)日天氣:多云,2735C）, 分時(shí)間段（1次/h）對(duì)

6、三道混凝土支撐進(jìn)行軸力值連續(xù)監(jiān)測(cè)，對(duì)測(cè)得支撐軸力值 進(jìn)行對(duì)比分析。圖3混凝土支撐軸力變化分析點(diǎn)位平面布置圖測(cè)取現(xiàn)場(chǎng)混凝土支撐鋼筋計(jì)分時(shí)測(cè)頻后，通過(guò)與初始值軸力計(jì)初頻對(duì)比，按上述所列公式計(jì)算出各時(shí)間點(diǎn)混凝土支撐軸力實(shí)測(cè)值，進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)，詳見(jiàn)表1。表1各時(shí)間點(diǎn)軸力實(shí)測(cè)值統(tǒng)計(jì)表編號(hào)各時(shí)間點(diǎn)軸力實(shí)測(cè)值（KN）0:001:002:003:004:005:006:308:009:0010:0 011:0 012:0 0ZCL-11398133812931265124212141214130215581926222523550-01.10.10.98.35.28.98.84.40.56.98.96.14ZC

7、L-0660.614.576.561.546.531.527.734.10031318154816449-017000493090843287.04.28.65.28ZCL-012341147108710471020993.989.121616052009230224428-01.94.40.71.05.259383.32.19.58.95.86編號(hào)各時(shí)間點(diǎn)軸力實(shí)測(cè)值（KN）13:0 014:0 015:0 016:0017:0 018:0 019:0 020:0 021:0 022:0 023:0 023:59ZCL-1270128833012298228562507228720471857

8、1697163715170-01.09.21.16.24.64.86.73.60.15.10.05.00ZCL-0186619752084206819711672146712211059889.854.733.9-01.16.18.01.56.23.66.23.80.00804000ZCL-02776295930692964280324452160191517311570151113918-01.20.98.61.95.47.27.14.00.45.10.75.00根據(jù)混凝土支撐軸力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，三道支撐當(dāng)日軸力最大值出現(xiàn)于15:00,軸力最小值出現(xiàn)于6:30。0:006:30時(shí)間段內(nèi)軸力基本

9、處于穩(wěn)定狀態(tài)， 變化幅度較小；6:3015:00時(shí)間段內(nèi)處于快速上升階段，呈線(xiàn)性上升，變化幅 度大；15:0021:00時(shí)間段內(nèi)處于下降階段，變化幅度先大后小；21:0023:59 時(shí)間段內(nèi)漸趨平穩(wěn)，變化幅度變小。最大值與最小值差值為15572080KN，最大 值為最小值的247.95%395.21%，混凝土支撐軸力隨溫度變化曲線(xiàn)圖見(jiàn)圖4。圖4混凝土支撐軸力隨溫度變化曲線(xiàn)圖綜合混凝土支撐軸力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及軸力隨溫度變化曲線(xiàn)圖，伴隨著氣溫的升高 與回落，混凝土支撐結(jié)構(gòu)受熱膨脹，混凝土支撐軸力監(jiān)測(cè)值明顯呈增大后再行減 小的趨勢(shì)（此期間基坑開(kāi)挖深度及周邊附加荷載等施工工況基本保持一致，可排 除支撐本身受

10、力狀態(tài)的影響）。由圖表可知，溫度變化可明顯引起混凝土支撐軸 力監(jiān)測(cè)值大幅波動(dòng)，軸力增加幅度達(dá)15002000KN，在軸力初測(cè)值較小的情況 下，最大監(jiān)測(cè)值可達(dá)最小監(jiān)測(cè)值的23倍。4施工注意事項(xiàng)與應(yīng)對(duì)措施混凝土支撐軸力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為判定基坑受力狀態(tài)及穩(wěn)定情況的重要指標(biāo)之一， 準(zhǔn)確、可靠的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可合理、有效的指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。考慮溫度變化對(duì)混凝土支 撐軸力監(jiān)測(cè)值的明顯影響，基坑施工過(guò)程中，可采取以下措施以確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的 真實(shí)性、準(zhǔn)確性及可靠性：混凝土支撐澆筑施工完成后，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，并適當(dāng)延長(zhǎng)濕養(yǎng)時(shí)間（1421d）, 待達(dá)到設(shè)計(jì)齡期后（宜N28d ）再行測(cè)取初始值，減小混凝土支撐本身水化熱引 起的應(yīng)力變化，進(jìn)

11、而降低對(duì)支撐軸力監(jiān)測(cè)值的影響。混凝土支撐軸力監(jiān)測(cè)過(guò)程中，保持地面附加荷載（基坑周邊材料堆碼及機(jī) 械設(shè)備停放等）的一致性，減小由于地面超載引起的短時(shí)間或局部軸力值變化， 消除外部附加荷載的影響。監(jiān)測(cè)施工期間，測(cè)設(shè)時(shí)間點(diǎn)應(yīng)避開(kāi)當(dāng)日最高氣溫及最低氣溫時(shí)間窗口，選 取支撐軸力受溫度影響較小的時(shí)間段（可選取5:008:00），且若現(xiàn)場(chǎng)條件允許 可單日多次測(cè)取軸力值，確保混凝土支撐軸力測(cè)設(shè)值的真實(shí)性與可靠性。混凝土支撐軸力監(jiān)測(cè)應(yīng)采取連續(xù)監(jiān)測(cè)，且應(yīng)保證每次實(shí)施監(jiān)測(cè)的時(shí)間點(diǎn)基 本保持一致（或監(jiān)測(cè)時(shí)溫度基本相同），最大程度消除溫度變化對(duì)支撐軸力實(shí)測(cè) 值的影響。混凝土支撐軸力監(jiān)測(cè)施工時(shí)，應(yīng)描述基坑施工工況，并詳細(xì)記錄測(cè)量時(shí)混 凝土支撐表面溫度情況（條件不允許則記錄大氣溫度情況），定期對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn) 行