基坑工程中混凝土支撐內力監測結果異常分析胡正亮（同濟大學地下建筑與工程系）
（摘要：軟土地區深基坑工程中經常遇到的會阻礙施工正常進行的問題——混凝土支撐的內力監測結果異常問題，針對問題的出現進行了簡要的原因分析、解釋和總結，同時提出一些針對在工程中有利于避免受異常結果影響的建議。）
近 20 年來，我國各大中城市萬幢高樓拔地而起，10 層以上的建筑物已逾l×l08m2；其中高度超過 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發展至 10m、20m以上。深基坑支護在地下施工中起著舉足輕重的作用。在現代基坑工程中，監測已經成為必要和重要的一個環節。在深基坑工程施工過程中，混凝土支撐系統的軸力監測結果異常（軸力監測值過大，但實際工程結構中并非內力過大或不穩定；如：一根C35 1m×lm截面的鋼筋混凝土支撐，有時軸力監測值會達到 20000~30000kN，而依然處于正常工作狀態)問題普遍地存在著，時常會對工程施工的進行造成不必要的阻礙。將從機理上分析解釋其原因并提出一些針對在工程中解決問題的建議。
1、原因分析研究其實，在實際工程中，任何問題存在的原因，往往都是多樣的。但盡管原因是多樣的，但總是存在主導的原因。就混凝土支撐系統的軸力異常問題來講，我認為主要是由以下幾個主要原因造成的：在鋼筋混凝土支撐開始受荷進人工作狀態后，有兩個事實應該引起我們的注意：
(1)混凝土仍然在不斷地發生體積收縮；
(2)在荷載下混凝土一直在發生徐變。混凝土的收縮和徐變是影響因素較為復雜的變形。混凝土的收縮是混凝土體內水泥凝膠體中游離水蒸發，而使其本身體積縮小的一種物理化學現象，它是不依賴于荷載而與時間有關的一種變形。影響混凝土的收縮率的主要因素是環境的相對空氣濕度和混凝土齡期，還與構件的厚度、水灰比以及環境溫度等因素有關。徐變是與外力荷載及時間均有關系的一種非彈性性質變形。在長期荷載作用下，混凝土體內水泥膠體微孔隙中的游離水將從毛細管里擠出并蒸發，導致膠體體積縮小，形成徐變過程。混凝土的徐變大小，取決于荷載、混凝土齡期、環境條件、混凝土配合比、構件厚度以及時間長短等因素。混凝土的徐變變形和收縮變形一樣，初期增長很快，以后逐漸緩慢(5— 15 年增長達到極限值)。大體來說，收縮的變化規律與徐變的變化規律是相似的。收縮和徐變的發生都會增大結構的變形，也都會使混凝土的彈性模量降低；同時造成結構內力重分布，即產生次內力。鋼筋混凝土支撐中混凝土中存在的這兩個現象，導致混凝土在荷載下的變形比在理論上進行分析、計算、設計時要大。鋼筋呢?它不發生收縮，但存在徐變，但徐變速率不及混凝土。當軸力荷載作用在鋼筋混凝土桿件時，由于收縮和徐變的發生，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力的作用下，會明顯地增加，會發生更大的彈性壓縮，尤其是在混凝土徐變和收縮發展較快的初期。我們在監測中測量軸力的應力計正是通過量測鋼筋的變形，認為鋼筋與混凝土的彈性變形是完全協調同步的從而反算支撐內力的；所以測得過大的鋼筋變形，必然反算而得到過大的支撐內力。
2、結論與建議通過上面的分析，我們可以說，在混凝土收縮和徐變發展速度較快的相當長一段時間內，測得的鋼筋混凝土支撐內力大于實際內力，實際內力并非有監測得到的異常結果那么大。而且大量的工程中的事實也支持著這一結論：在實際工程中，大部分出現此類情況的基坑支撐系統是處于安全狀態的。如：虹橋國際商城基坑開挖深度 13.70m，
3 道混凝土支撐，第 2 道支撐（C35 1200mm×1000mm）軸力監測值最大處曾達到 30500kN，已大大超過支撐的安全報警值，但支撐一直安全工作，未出現裂縫等不安全、失穩跡象，直至支撐拆除；南京地鐵指揮中心基坑開挖深度 15.40m，4 道鋼筋混凝土支撐，施工過程中第 3 道支撐(C35 1200mm×1000mm)軸力監測值最大處達到 21000kN，已超出軸力安全報警值，但并未出現不安全工作的跡象，直至支撐拆除。對監測工作的針對性建議：
(1)根據工程經驗對現有的監測方法得到的監測結果進行合理的修正；
(2)研究、采用新的更為準確的混凝土支撐內力監測手段；
(3)軸力監測值不大時，監測值作為可以作為較保守的內力值供工程參考；
(4)適當提高鋼筋混凝土支撐的軸力監測報警值。解決混凝土支撐內力監測中出現的結果異常問題，在基坑工程中對設計計算分析和施工質量控制這兩方面工作水平的提高都會有巨大的幫助作用，是有著巨大研究價值的新課題，是我們今后應該繼續進行研究、努力解決的問題。摘自《西部探礦工程》
