临时钢管柱内土体冻胀引起混凝土支撑变形的受力分析-论文.pdf

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1、第24卷第3期天津建设科技市政公用建设临时钢管柱内土体冻胀引起混凝土支撑变形的受力分析口文／童刚强摘要：在软土地区的深基坑支护体系中，中间立柱桩的隆起对支护体系的安全和稳定性有很大的危害。结合现场施工工况，对立柱桩隆起、地下连续墙测斜、周边地表沉降监测数据进行分析，发现立柱桩隆起是由钢管柱内土体冻胀引起的。通过对混凝土支撑变形数据进行结构受力反算，计算结果表明，钢管柱内土体冻胀使混凝土支撑的附加弯矩最大增加了2711．4kN-m，达到了混凝土支撑极限弯矩的79．7％。关键词：钢管柱；土体；冻胀；混凝土；支撑

2、；变形；受力；临时软土地区的深基坑工程多采用内支撑围护结构，用直径300mm的钢管柱。基坑的围护体系由围护墙、支撑和立柱桩组成[1]。基坑表1混凝土支撑计算参数开挖变形主要包括3部分：支护墙体变形、基坑底部隆对应立柱宽度b／mm高度h／mm长度L／m惯性矩截面面积编号I／cm4A／cm起和基坑周围土体变形。研究表明这3方面互相联系Z1900100025．675000009000而不是独立的_2]。在基坑开挖过程中，结合施工工况对Z6900100024．075000009000墙体测斜、立柱隆起和土体沉降监测

3、数据进行综合分析，尽快找到监测数据异常的原因并及时响应，对保证2立柱竖向隆起原因分析基坑的安全有非常重要的指导意义。2．1监测说明立柱桩的形式包括钢管柱和格构柱，当支撑跨度车站主体基坑由两端向中间同时进行开挖，由右较大时，立柱桩能够给支撑体系提供很好地稳定性。影往左共分为6个施工段，每段24~25m。根据规范要求响立柱发生竖向位移的因素主要有基坑隆起、竖向荷以及结合本工程特点，重点对周边地表沉降、地下连续载、温度变化、混凝土收缩徐变、施工误差等，其中基坑墙顶部沉降、地下连续墙测斜、地下连续墙顶部水平位隆起与

4、竖向荷载是最主要影响因素[3]。这些因素在设计移、混凝土支撑轴力、临时立柱沉降(监测点布置在第1施工过程都会提前考虑并引起重视，对于一些不常见道混凝土支撑上)、坑外水位、既有北环铁路沉降及轨的因素更应引起注意。道高差、既有运营3号线进行监测，见图1，在基坑开挖1工程概况过程中对重点部位进行巡视检查。天津地铁5号线张兴庄站位于既有铁路北环线和DC10-2DC15一l扫C10—1藕地铁规划均富路交口，为地下3层岛式站台车站，与既有地3铁3号线T型换乘，周边无建筑物和地下管线。车站主号体结构长148．05m，标准

5、段净宽l9．8m，站台宽12．50赫—————vDC地表沉降监测点_m。主体基坑标准段基坑深23．05m，大里程盾构井段基地连墙墙体水平坑深24．6m，小里程盾构井深24．9m，采用明挖顺做法位移监测点(测斜)。Z立柱竖向位移监测点施工。主体基坑围护结构采用1000mE厚地下连续墙+5图1基坑平面及部分监测点布置道混凝土支撑的形式，地下连续墙深度为45．65m(含2．2监测数据分析基坑1施工段开挖至基坑底，2～3施工段已施工3．9m素混凝土段)，地下连续墙和混凝土支撑均为C30垫层，4～6施工段底板已浇筑完

6、成，经监测数据发现，混凝土，混凝土支撑纵向配筋上下各lo~28mE，左右各34)25mm，箍筋配筋10mm@lO0mm，混凝土支撑各项参立柱Zl、Z6发生了较大的隆起，见图2，变化量达到了l4～15mm／d，组织人员对现场进行巡视发现对应的数见表1，所有混凝土支撑均用系梁连接，临时立柱采市政公用建设第24卷第3期天津建设科技日期混凝土支撑表面己开裂，见图3。对监测数据进行分析一912—1412—1912—2412—291—31—8发现，连续20d内地下连续墙测斜数据稳定，在可控范围以内，没有突变的现象发生，

7、见图4；地表沉降个别点+Dc1一l在2mm／d左右，也处于稳定状态，见图5，同时Z6、一口Cl2一口Cl5一l对应底板已施工完成，说明坑底隆起引起立柱上浮的+Dc4l+口一2可能性极小。+DCl2—2日期12—912—1412—1912—2412—2913180255+DC6l2-1：+DC6—2一DC101一20+DCl020一25—一『JC7一l12l312—21l2—29l6l2912—1712—251—21—1O娄嗡-30—．_一口C7—2日期40图2立柱竖向位移时程曲线-45图5地表沉降时程曲线经

8、过进一步的观察发现，由于是在冬季施工且连续几天气温持续下降，最低气温达到了一l4℃。根据已_有的研究表明阻]，土体在低温下发生冻胀且产生较大Om坫∞∞∞的冻胀力，从而推测立柱、的隆起是由于钢管柱图3混凝土支撑开裂内土体冻胀引起的。为验证这一推论，在钢管柱上开一水平位移／m水平位移／mm口子，发现有大量泥土挤出，同时立柱竖向位移逐步恢l0—5O51O152O201001O2O3O复正常，后期监测也没有再出现异常情况