1、1紧邻铁路偏压基坑维护结构变形与内力测试分析摘要：本文结合实例从基坑墙的水平位移和内力测试分析的角度入手，对偏压基坑围护结构位移和内力特征进行系统的研究，同时对围护结构的稳定性能作出评价。经测试表明：基坑挖掘深度不同时，两侧的墙体上部所发生的位移变形也会出现差异。针对偏压基坑的位移和受力模式进行分析，在整体设计上应区别考虑基坑两侧的支护参数。 关键词：偏压基坑；结构变形；内力测试 中图分类号：TV551.4 文献标识码： A 文章编号： 如今在我国，随着各种工程建设的不断开展，基坑工程也在不断增加，而由各种因素所引发的偏压基坑现象也比较常见。而紧邻铁路偏压基坑，就是基坑的一侧由于穿越过铁路的路
2、堤而造成了基坑两侧出现了偏压的现象，同时偏压荷载又会导致基坑的变形和受力模式的改变。为了结局这一问题，在设计上经常加入增加支撑的措施，但由于缺少这方面的相关测试，所以没有办法进行进一步的细化设计，所以，对偏压基坑进行相关的测试，是非常重要的。 实例工程的主要情况 该基坑工程，该站靠近铁路，平行的铁路长度为 310m。基坑北侧为围护结构，南侧则是平地，如下图所示。 铁路路基的顶部比基坑挖掘处高出 79m，在承受偏压的同时，还要2受到来自列车动荷载的影响。基坑的底板实入深度为 16.9m，断面基坑宽度为标准的 19.6m。车站的主体围护结构所使用的是地下连续墙。南、北侧连续墙的厚度为 1.2m 和
3、 1.0m，为了确保铁路的安全，基坑在进行挖掘前，使用钢管桩以及预应力锚索对整个铁路的相关路段进行了加固。共有支撑 4 道，第一道为混凝土支撑，规格为 0.8m（宽）1.0m（高） ，而第二、三、四道支撑则是钢撑，钢管规格为直径 600mm，厚 16mm，基坑的断面图如下 二、具体的测试方案 通过与现场施工进行联系比较，针对断面将连续墙进行水平位移以及内力和支持轴力测试。用测斜管对连续墙进行水平位移，依照现场基坑围护结构受到的列车振动的影响所得的测试结果，在列车限速的情况下，列车动载所造成的影响并不明显，连续墙的内力由墙体中预先埋入的混凝土应变计测试而得。为了能够更为详细的掌握偏压基坑连续墙的
4、真实受力情况，北侧墙的断面中要比南侧墙的断面中多设置 3 组应变计，而因为在连续墙的中部，受力会相对较大，所以在中部测点的布置要比两端处更密集。混凝土和连续墙的冠梁在不同位置上进行连接。钢支撑的表面和下缘各部置一组表面应变计。 在将应变计进行预埋之后，再使用综合测试仪检测出各点的应变初始值，在进行挖掘期间详细记录各点的变化值，然后再一句各点的应变变化值对各点的内力进行计算。 最后的测试结果分析 3连续墙的变形测试结果分析 从监测的结果可知，连续墙的水平位移随着基坑的开挖而不断增大，当挖掘进行到基坑底后，连续墙的变形也基本稳定下来了。北侧的墙体向基坑的内侧进行变形运动，而且位移的程度也随着挖掘深
5、度的不断加大而加大。再加入第一处钢撑后，最初的 06m 段连续墙墙体的位移增长速度有所减缓，而埋入深达 615m 处的位移增大程度仍然很明显。在加入第二处钢撑到挖掘至坑底这个期间内，连续墙墙体的位移变化很小。北侧连续墙的最大位移是 26.2mm，其位置在埋深约 14m 处，刚好处于第三处钢撑和底版之间。而南侧墙的上部则是随着基坑挖掘而逐渐向基坑的外侧进行运动，其中、下部则想基坑内进行运动，其中向内运动的位移最大值是 8.5mm，而深度则处于 11m，在第二和第三钢撑之间。由此可说明，基坑维护结构的变形严重的受路基偏压的影响，并因此向远离铁路的一侧偏转。 通过对结果的分析，还可以看出北墙的水平位
6、移最大值是 50.9mm，处于深度为 11m 的位置。在基坑进行挖掘 6m 后，向基坑外侧变形的情况出现在了断面南墙的上端，并且随着基坑挖掘的深度不断加大，这种变形的趋势也越来越明显，最大值已达到 14.3m，而等到变形完全稳定之后，向基坑外进行位移的现象出现在了南墙 9m 以上的部分。 通过一系列的测试结果可以看出，连续墙在靠近铁路偏压基坑处的变形模式是：由于受到铁路路堤偏压影响，在工序和深度相同的条件下，靠近铁路一侧的墙体所发生的水平位移要比远离铁路一侧的墙体所发生的水平位移大很多。 4维护结构的测试结果分析 经过对测试数据的分析，可以知道墙体总体上是外侧受压内侧受拉，各点的应变值也在随着
7、基坑的挖掘而增大。被抢的应变规律是：位于整个墙体的中部压应变最大，同时增长的速度也比较快，南墙的规律于此相似。墙体中部的应变要比其他位置的大而且增长也相对较快。 经过最后的综合分析可以得知，各个位置的应变会随着基坑挖掘深度的增多而增大。而当基坑的挖掘进行到底部后，大多数测点的应变也都稳定下来了，在时间相同深度相同的情况下，北墙的应变要大于南墙的应变。最终经过综合分析可以知道，混凝土支撑内的应变会随着基坑挖掘深度的不断加大而出现相应的较大的拉应变。 围护结构的内力分析 依照测试得出的应变数值，对连续墙的弯矩进行计算。在挖掘向下进行了 6m 时，北墙的弯矩的最大值处要比南墙的深。在挖掘进行到 10
8、m时，北墙的弯矩具有很明显的增长，南墙的增长并不明显。在第一钢撑设置后，连续墙的弯矩持续增大，尤其是南墙埋深为 510m 处的弯矩增长极为明显。当基坑挖深到 14m 时，北墙与南墙皆在 510m 处弯矩小有增幅，1015m 处则弯矩增长明显。在第二钢撑设置后，各个测试点的弯矩虽仍有增长但程度不同。当挖掘进行到坑底时，南墙位于 1015m 处的弯矩急速增大。 连续墙的弯矩在靠近铁路偏压基坑处的规律为：墙体的弯矩随着基坑的开挖而不断增大，墙体弯矩在主体结构进行施工时基本稳定。在工序和深度都相同的情况下，靠近铁路侧的墙体弯矩要大于远离铁路侧。5结合所得出的结果进行分析，应该对两侧的墙体分别进行考虑，
9、应在远铁路侧的被动去进行加固。 通过应变测试的结果可以看出，受偏压的影响，支撑是偏心受压，与连续墙冠梁进行连接的混凝土支持承受弯矩。综合分析可知，混凝土支撑的受力较大，第一和第二钢支撑的测试轴力不大，变化也很小，各处的弯矩随着基坑挖掘的深度而不断增大，同时，偏压使混凝土支持在同连续墙的接点处产生的弯矩较大。 由此可知，混凝土支持轴力的增长随着基坑的开挖而明显，而且混凝土支撑轴力要比钢支撑轴力大，钢支撑轴力的增长受基坑开挖深度增长的影响不大。 维护结构的稳定性评价 应用规范的配筋截面计算墙体的承载力，可以算出极限弯矩是4695kN?m，基坑挖掘完成后，结合施工过程中的监测结果可以得知，维护机构的
10、稳定性能够得以保证。 总结： 综上所述得到以下结论：首先，基坑靠近铁路，在偏压较大的条件下，基坑开挖的深度增大使围护结构连续墙的水平位移也随之增大，远离铁路侧墙体位移比靠近铁路侧墙体位移小，基坑挖掘深度越大而向外移动的趋势就愈大。其次，连续墙的弯矩会随着基坑挖掘深度的增大而增大。最后，经过测试，知道了受偏压影响基坑位移和受力的模式，所以在进行设计时要区别考虑偏压基坑两侧的墙体，紧邻铁路一侧的墙体应该加厚，同时结合多种因素考虑，应对远离铁路一侧墙体的外部进行6加固同时加强支撑。 参考文献： 1吴小将，刘国彬，卢礼顺，等.基于深基坑工程测斜监测曲线的地下连续墙弯矩估算方法研究J.岩土工程学报.2005,27(9) 2石钰锋，阳军生，白伟，张学民. 紧邻铁路偏压基坑围护结构变形与内力测试分析J.岩石力学与工程学报.2011（04）
