基坑工程中混凝土支撐內(nèi)力監(jiān)測(cè)結(jié)果異常分析胡正亮（同濟(jì)大學(xué)地下建筑與工程系）
（摘要：軟土地區(qū)深基坑工程中經(jīng)常遇到的會(huì)阻礙施工正常進(jìn)行的問(wèn)題——混凝土支撐的內(nèi)力監(jiān)測(cè)結(jié)果異常問(wèn)題，針對(duì)問(wèn)題的出現(xiàn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的原因分析、解釋和總結(jié)，同時(shí)提出一些針對(duì)在工程中有利于避免受異常結(jié)果影響的建議。）
近 20 年來(lái)，我國(guó)各大中城市萬(wàn)幢高樓拔地而起，10 層以上的建筑物已逾l×l08m2；其中高度超過(guò) 100m的建筑物已有約 200 座。這些已建和在建的高樓超高大樓，伴隨著地下室的興建，其基坑深度已逐漸由 6m、8m發(fā)展至 10m、20m以上。深基坑支護(hù)在地下施工中起著舉足輕重的作用。在現(xiàn)代基坑工程中，監(jiān)測(cè)已經(jīng)成為必要和重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。在深基坑工程施工過(guò)程中，混凝土支撐系統(tǒng)的軸力監(jiān)測(cè)結(jié)果異常（軸力監(jiān)測(cè)值過(guò)大，但實(shí)際工程結(jié)構(gòu)中并非內(nèi)力過(guò)大或不穩(wěn)定；如：一根C35 1m×lm截面的鋼筋混凝土支撐，有時(shí)軸力監(jiān)測(cè)值會(huì)達(dá)到 20000~30000kN，而依然處于正常工作狀態(tài))問(wèn)題普遍地存在著，時(shí)常會(huì)對(duì)工程施工的進(jìn)行造成不必要的阻礙。將從機(jī)理上分析解釋其原因并提出一些針對(duì)在工程中解決問(wèn)題的建議。
1、原因分析研究其實(shí)，在實(shí)際工程中，任何問(wèn)題存在的原因，往往都是多樣的。但盡管原因是多樣的，但總是存在主導(dǎo)的原因。就混凝土支撐系統(tǒng)的軸力異常問(wèn)題來(lái)講，我認(rèn)為主要是由以下幾個(gè)主要原因造成的：在鋼筋混凝土支撐開(kāi)始受荷進(jìn)人工作狀態(tài)后，有兩個(gè)事實(shí)應(yīng)該引起我們的注意：
(1)混凝土仍然在不斷地發(fā)生體積收縮；
(2)在荷載下混凝土一直在發(fā)生徐變。混凝土的收縮和徐變是影響因素較為復(fù)雜的變形。混凝土的收縮是混凝土體內(nèi)水泥凝膠體中游離水蒸發(fā)，而使其本身體積縮小的一種物理化學(xué)現(xiàn)象，它是不依賴于荷載而與時(shí)間有關(guān)的一種變形。影響混凝土的收縮率的主要因素是環(huán)境的相對(duì)空氣濕度和混凝土齡期，還與構(gòu)件的厚度、水灰比以及環(huán)境溫度等因素有關(guān)。徐變是與外力荷載及時(shí)間均有關(guān)系的一種非彈性性質(zhì)變形。在長(zhǎng)期荷載作用下，混凝土體內(nèi)水泥膠體微孔隙中的游離水將從毛細(xì)管里擠出并蒸發(fā)，導(dǎo)致膠體體積縮小，形成徐變過(guò)程。混凝土的徐變大小，取決于荷載、混凝土齡期、環(huán)境條件、混凝土配合比、構(gòu)件厚度以及時(shí)間長(zhǎng)短等因素。混凝土的徐變變形和收縮變形一樣，初期增長(zhǎng)很快，以后逐漸緩慢(5— 15 年增長(zhǎng)達(dá)到極限值)。大體來(lái)說(shuō)，收縮的變化規(guī)律與徐變的變化規(guī)律是相似的。收縮和徐變的發(fā)生都會(huì)增大結(jié)構(gòu)的變形，也都會(huì)使混凝土的彈性模量降低；同時(shí)造成結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布，即產(chǎn)生次內(nèi)力。鋼筋混凝土支撐中混凝土中存在的這兩個(gè)現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土在荷載下的變形比在理論上進(jìn)行分析、計(jì)算、設(shè)計(jì)時(shí)要大。鋼筋呢?它不發(fā)生收縮，但存在徐變，但徐變速率不及混凝土。當(dāng)軸力荷載作用在鋼筋混凝土桿件時(shí)，由于收縮和徐變的發(fā)生，混凝土軸向變形速率高于鋼筋，鋼筋的變形和軸力在混凝土與鋼筋間的粘結(jié)力的作用下，會(huì)明顯地增加，會(huì)發(fā)生更大的彈性壓縮，尤其是在混凝土徐變和收縮發(fā)展較快的初期。我們?cè)诒O(jiān)測(cè)中測(cè)量軸力的應(yīng)力計(jì)正是通過(guò)量測(cè)鋼筋的變形，認(rèn)為鋼筋與混凝土的彈性變形是完全協(xié)調(diào)同步的從而反算支撐內(nèi)力的；所以測(cè)得過(guò)大的鋼筋變形，必然反算而得到過(guò)大的支撐內(nèi)力。
2、結(jié)論與建議通過(guò)上面的分析，我們可以說(shuō)，在混凝土收縮和徐變發(fā)展速度較快的相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，測(cè)得的鋼筋混凝土支撐內(nèi)力大于實(shí)際內(nèi)力，實(shí)際內(nèi)力并非有監(jiān)測(cè)得到的異常結(jié)果那么大。而且大量的工程中的事實(shí)也支持著這一結(jié)論：在實(shí)際工程中，大部分出現(xiàn)此類情況的基坑支撐系統(tǒng)是處于安全狀態(tài)的。如：虹橋國(guó)際商城基坑開(kāi)挖深度 13.70m，
3 道混凝土支撐，第 2 道支撐（C35 1200mm×1000mm）軸力監(jiān)測(cè)值最大處曾達(dá)到 30500kN，已大大超過(guò)支撐的安全報(bào)警值，但支撐一直安全工作，未出現(xiàn)裂縫等不安全、失穩(wěn)跡象，直至支撐拆除；南京地鐵指揮中心基坑開(kāi)挖深度 15.40m，4 道鋼筋混凝土支撐，施工過(guò)程中第 3 道支撐(C35 1200mm×1000mm)軸力監(jiān)測(cè)值最大處達(dá)到 21000kN，已超出軸力安全報(bào)警值，但并未出現(xiàn)不安全工作的跡象，直至支撐拆除。對(duì)監(jiān)測(cè)工作的針對(duì)性建議：
(1)根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)對(duì)現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)方法得到的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行合理的修正；
(2)研究、采用新的更為準(zhǔn)確的混凝土支撐內(nèi)力監(jiān)測(cè)手段；
(3)軸力監(jiān)測(cè)值不大時(shí)，監(jiān)測(cè)值作為可以作為較保守的內(nèi)力值供工程參考；
(4)適當(dāng)提高鋼筋混凝土支撐的軸力監(jiān)測(cè)報(bào)警值。解決混凝土支撐內(nèi)力監(jiān)測(cè)中出現(xiàn)的結(jié)果異常問(wèn)題，在基坑工程中對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算分析和施工質(zhì)量控制這兩方面工作水平的提高都會(huì)有巨大的幫助作用，是有著巨大研究?jī)r(jià)值的新課題，是我們今后應(yīng)該繼續(xù)進(jìn)行研究、努力解決的問(wèn)題。摘自《西部探礦工程》
