盾構(gòu)穿越風(fēng)井監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

姚磊 張易 黎晨

摘 要：由于某過(guò)江通道工程風(fēng)井復(fù)雜的環(huán)境條件、開(kāi)挖深度和地質(zhì)條件，采用地下連續(xù)墻作為支護(hù)方案。為確保基坑安全，布置詳細(xì)的監(jiān)測(cè)方案，并獲得了豐富的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，研究了各測(cè)點(diǎn)位移變化規(guī)律，為今后制定施工措施提供了參考性意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)井;施工監(jiān)測(cè);數(shù)據(jù)分析

中圖分類號(hào)：TV551.4? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2021）03-0154-04

基坑工程風(fēng)險(xiǎn)性很高，一旦發(fā)生事故將造成無(wú)法挽回的損失。本文根據(jù)某過(guò)江通道工程風(fēng)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)位移變化規(guī)律進(jìn)行了研究，為施工措施的采取提供了依據(jù)[1]。

1工程概況

風(fēng)井建設(shè)是過(guò)江通道工程的關(guān)鍵性工程之一。由于本工程臨近長(zhǎng)江，地下水豐富，承壓水受長(zhǎng)江水補(bǔ)給，給施工降水帶來(lái)巨大困難。盾構(gòu)穿越風(fēng)井加固區(qū)外圍、風(fēng)井加固區(qū)及風(fēng)井，影響范圍長(zhǎng)230m。監(jiān)測(cè)周期為盾構(gòu)到達(dá)梅子洲風(fēng)井加固區(qū)外圍至風(fēng)井中心管片拆除完成，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)參數(shù)為盾構(gòu)穿越風(fēng)井過(guò)程及管片拆除過(guò)程中風(fēng)井內(nèi)襯墻和管片結(jié)構(gòu)的受力及變形情況[2]。

2監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及測(cè)點(diǎn)布置

2.1監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

風(fēng)井位置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，開(kāi)挖會(huì)使開(kāi)挖面以下的土層發(fā)生卸載，臨近土層發(fā)生不同程度的變位，從而會(huì)對(duì)臨近建（構(gòu)）筑物的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，其中長(zhǎng)江大堤是監(jiān)測(cè)重點(diǎn)。為預(yù)防工程破壞事故和環(huán)境事故的發(fā)生，需要對(duì)梅子洲風(fēng)井的施工過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)。綜合考慮選定主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目見(jiàn)表1。

2.2測(cè)點(diǎn)布置

盾構(gòu)穿越風(fēng)井區(qū)域時(shí)，風(fēng)井內(nèi)部位移監(jiān)測(cè)采用收斂?jī)x進(jìn)行。于風(fēng)井地下第二層、第三層和第四層布置周邊位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每層均勻布置16個(gè)測(cè)點(diǎn)，其測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示[3]。

盾構(gòu)穿越過(guò)程中凈空變化速度持續(xù)大于1.0mm/d時(shí)，風(fēng)井處于急劇變形狀態(tài)，應(yīng)控制掘進(jìn)速度。

盾構(gòu)穿越過(guò)程中凈空變化速度小于0.2mm/d時(shí)，風(fēng)井達(dá)到基本穩(wěn)定。

混凝土應(yīng)力采用表貼式混凝土應(yīng)變計(jì)進(jìn)行測(cè)量，于風(fēng)井地下第四層布置48個(gè)測(cè)點(diǎn)，地下第三層布置32個(gè)測(cè)點(diǎn)，地下第二層布置16個(gè)測(cè)點(diǎn)，其測(cè)點(diǎn)布置如圖1～圖4所示。

3 風(fēng)井監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

3.1圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)

3.1.1風(fēng)井地下2層收斂變化情況

對(duì)風(fēng)井地下2層內(nèi)的水平收斂測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)量，監(jiān)測(cè)成果如圖5所示，其中累計(jì)變量最大值位于測(cè)點(diǎn)2-12-13，水平收斂達(dá)到5.03mm，小于梅子洲風(fēng)井變形監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)23.4mm;變形變化速率最大值位于測(cè)點(diǎn)2-4-5，達(dá)到0.69mm/d，小于梅子洲風(fēng)井變形監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)1.0mm/d，表明風(fēng)井地下2層變形處于安全范圍內(nèi)[4]。

3.1.2風(fēng)井地下3層收斂變化情況

對(duì)風(fēng)井地下3層內(nèi)的水平收斂測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)量，監(jiān)測(cè)成果如圖6所示，其中累計(jì)變量最大值位于測(cè)點(diǎn)3-2-3，水平收斂達(dá)到3.36mm，小于梅子洲風(fēng)井變形監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)23.4mm;變形變化速率最大值位于測(cè)點(diǎn)3-0-1，達(dá)到0.62mm/d，小于梅子洲風(fēng)井變形監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)1.0mm/d，表明風(fēng)井地下3層變形處于安全范圍內(nèi)。

3.1.3風(fēng)井地下4層收斂變化情況

對(duì)風(fēng)井地下4層內(nèi)的水平收斂測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)量，監(jiān)測(cè)成果如圖7所示，其中累計(jì)變量最大值位于測(cè)點(diǎn)4-10-11，水平收斂達(dá)到5.31mm[5]，小于梅子洲風(fēng)井變形監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)23.4mm;變形變化速率最大值位于測(cè)點(diǎn)4-10-11，達(dá)到0.95mm/d，小于梅子洲風(fēng)井變形監(jiān)測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)1.0mm/d，表明風(fēng)井地下4層變形處于安全范圍內(nèi)。

從風(fēng)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平收斂變化曲線圖可知，其變形基本趨于穩(wěn)定，且處于安全范圍內(nèi)。

3.2圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力監(jiān)測(cè)

3.2.1風(fēng)井地下2層內(nèi)力變化情況

對(duì)風(fēng)井地下2層結(jié)構(gòu)內(nèi)力測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)量，監(jiān)測(cè)成果如圖8所示，其中拉應(yīng)力累計(jì)變量最大值位于測(cè)點(diǎn)208V（達(dá)到1.83MPa），小于于梅子洲風(fēng)井C35混凝土容許名義拉應(yīng)力（4.45MPa）的70%（3.11MPa），表明風(fēng)井地下2層抗拉強(qiáng)度處于安全范圍內(nèi);壓應(yīng)力累計(jì)變量最大值位于測(cè)點(diǎn)206V和212V（達(dá)到-1.95MPa），小于梅子洲風(fēng)井C35混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（16.10MPa）的70%（11.27MPa），表明風(fēng)井地下2層抗壓強(qiáng)度處于安全范圍內(nèi)。

3.2.2風(fēng)井地下3層內(nèi)力變化情況

對(duì)風(fēng)井地下3層結(jié)構(gòu)橫向內(nèi)力測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)量，監(jiān)測(cè)成果如圖9所示，其中拉應(yīng)力累計(jì)變量最大值位于測(cè)點(diǎn)302H（達(dá)到1.21MPa），小于梅子洲風(fēng)井C35混凝土容許名義拉應(yīng)力（4.45MPa）的70%（3.11MPa），表明風(fēng)井地下3層橫向抗拉強(qiáng)度基本處于安全范圍內(nèi);壓應(yīng)力累計(jì)變量最大值位于測(cè)點(diǎn)314H（達(dá)到-3.19MPa），小于梅子洲風(fēng)井C35混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（16.10MPa）的70%（11.27MPa），表明風(fēng)井地下3層橫向抗壓強(qiáng)度處于安全范圍內(nèi)。

對(duì)風(fēng)井地下3層結(jié)構(gòu)豎向內(nèi)力測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)量，監(jiān)測(cè)成果如圖10所示，其中拉應(yīng)力累計(jì)變量最大值位于測(cè)點(diǎn)303V（達(dá)到-0.02MPa），小于梅子洲風(fēng)井C35混凝土容許名義拉應(yīng)力（4.45MPa）的70%（3.11MPa）[6]，表明風(fēng)井地下3層豎向抗拉強(qiáng)度基本處于安全范圍內(nèi);壓應(yīng)力累計(jì)變量最大值位于測(cè)點(diǎn)314V（達(dá)到-4.51MPa），小于梅子洲風(fēng)井C35混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（16.10MPa）的70%（11.27MPa），表明風(fēng)井地下3層豎向抗壓強(qiáng)度處于安全范圍內(nèi)[7]。

3.2.3風(fēng)井地下4層內(nèi)力變化情況

對(duì)風(fēng)井地下4層結(jié)構(gòu)橫向內(nèi)力測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)量，監(jiān)測(cè)成果如圖11所示，其中拉應(yīng)力累計(jì)變量最大值位于測(cè)點(diǎn)412H（達(dá)到0.51MPa），小于梅子洲風(fēng)井C35混凝土容許名義拉應(yīng)力（4.45MPa）的70%（3.11MPa），表明風(fēng)井地下4層橫向抗拉強(qiáng)度處于安全范圍內(nèi);壓應(yīng)力累計(jì)變量最大值位于測(cè)點(diǎn)401H（達(dá)到-4.34MPa），小于梅子洲風(fēng)井C35混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（16.10MPa）的70%（11.27MPa），表明風(fēng)井地下4層橫向抗壓強(qiáng)度處于安全范圍內(nèi)。

對(duì)風(fēng)井地下4層結(jié)構(gòu)豎向內(nèi)力測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)量，監(jiān)測(cè)成果如圖12所示，其中拉應(yīng)力累計(jì)變量最大值位于測(cè)點(diǎn)408V（達(dá)到0.53MPa），小于梅子洲風(fēng)井C35混凝土容許名義拉應(yīng)力（4.45MPa）的70%（3.11MPa），表明風(fēng)井地下4層豎向抗拉強(qiáng)度處于安全范圍內(nèi);壓應(yīng)力累計(jì)變量最大值位于測(cè)點(diǎn)413V（達(dá)到-3.93MPa），小于梅子洲風(fēng)井C35混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（16.10MPa）的70%（11.27MPa），表明風(fēng)井地下4層豎向抗壓強(qiáng)度處于安全范圍內(nèi)。

對(duì)風(fēng)井地下4層結(jié)構(gòu)斜向內(nèi)力測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了測(cè)量，監(jiān)測(cè)成果如圖13所示，其中拉應(yīng)力累計(jì)變量最大值位于測(cè)點(diǎn)408S（達(dá)到0.50MPa），小于梅子洲風(fēng)井C35混凝土容許名義拉應(yīng)力（4.45MPa）的70%（3.11MPa），表明風(fēng)井地下4層斜向抗拉強(qiáng)度處于安全范圍內(nèi);壓應(yīng)力累計(jì)變量最大值位于測(cè)點(diǎn)405S（達(dá)到-4.01MPa），小于梅子洲風(fēng)井C35混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（16.10MPa）的70%（11.27MPa），表明風(fēng)井地下4層斜向抗壓強(qiáng)度處于安全范圍內(nèi)。

通過(guò)上述分析數(shù)據(jù)推導(dǎo)出風(fēng)井地下4層結(jié)構(gòu)第一主拉應(yīng)力，變化曲線如圖14所示，其中最大主拉應(yīng)力累計(jì)變量最大值位于測(cè)點(diǎn)412（達(dá)到2.28MPa），小于梅子洲風(fēng)井C35混凝土容許名義拉應(yīng)力（4.45MPa）的70%（3.11MPa），表明風(fēng)井地下4層抗拉強(qiáng)度處于安全范圍內(nèi)。

通過(guò)上述分析數(shù)據(jù)推導(dǎo)出風(fēng)井地下4層結(jié)構(gòu)第三主壓應(yīng)力，變化曲線如圖15所示，其中最大主拉應(yīng)力累計(jì)變量最大值位于測(cè)點(diǎn)401（達(dá)到-6.51MPa），小于梅子洲風(fēng)井C35混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（16.10MPa）的70%（11.27MPa），表明風(fēng)井地下4層抗壓強(qiáng)度處于安全范圍內(nèi)。

從風(fēng)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化曲線圖可知，其內(nèi)力基本趨于穩(wěn)定，處于安全范圍內(nèi)。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)梅子洲風(fēng)井附近結(jié)構(gòu)地表的沉降監(jiān)測(cè)，得出如下結(jié)論：

（1）風(fēng)井位移和內(nèi)力主要受基坑開(kāi)挖、風(fēng)塔主體結(jié)構(gòu)施工、盾構(gòu)穿越及地下水位變化綜合影響;

（2）墻頂水平位移受坑外堆載影響明顯;

（3）基坑周邊水、土壓力均處于穩(wěn)定狀態(tài);

（4）根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，墻頂水平位移較大通常發(fā)生在基坑開(kāi)挖和水位變化較大期間，建議盡量減少基坑周?chē)演d，及時(shí)補(bǔ)充基坑內(nèi)水位，在惡劣天氣、斷水、斷電時(shí)及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，減小基坑施工風(fēng)險(xiǎn)，保證施工安全;

（5）從風(fēng)井圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平收斂變化曲線圖和應(yīng)力變化曲線圖可知，其變形和內(nèi)力基本趨于穩(wěn)定，且處于安全范圍內(nèi)[8]。

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