CN108360490B - 路面交通荷载对临近基坑围护结构影响的现场测试方法 - Google Patents
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Abstract
一种路面交通荷载对临近基坑围护结构影响的现场测试方法，包括以下步骤：（1）确定测试断面：根据现场实际开挖工况与道路交通状况，确定测试断面；（2）交通荷载下土体压力测量；（3）围护结构土压力测量；（4）路面及围护结构加速度测量；（5）采集数据，使用数据采集仪记录坑边车辆行驶过程中各传感器的读数，测试时间持续两个红绿灯周期及以上。本发明通过对坑边交通荷载作用下，深基坑围护结构动土压力及加速度等动力响应进行测试，建立了车辆荷载作用下围护结构加速度与动土压力之间的关系，揭示了动荷载作用下土与结构相互作用机理。
Description
技术领域
本发明涉及一种路面交通荷载对临近基坑围护结构影响的现场测试方法，属土木工程测试方法技术领域。
背景技术
随着城市建设的飞速发展，土地资源日益短缺，越来越多的基坑位于交通干道附近，基坑开挖时，周边环境愈加复杂。基坑作为一种临时结构，安全储备有限，如何在设计和施工中考虑这些不利因素，并做到安全经济，成为亟待解决的工程难题。
交通荷载作用下基坑围护结构的动态响应，即动应力及动位移（或加速度）等参量的变化，包括随时间的变化衰减，以及沿空间的传递和扩散。这些动态参量变化所表现出的动态特性，直接影响基坑工程的安全。目前对于交通荷载影响下土压力计算问题，仅仅是将车辆荷载等效成静荷载来考虑，没有考虑其振动特性。由于坑边交通荷载动力效应对基坑围护结构的影响巨大且作用机理复杂，需要着重研究基坑围护结构在坑边交通荷载作用下的动力响应。
发明内容
本发明的目的是，针对现有技术存在的不足，本发明提供一种路面交通荷载对临近基坑围护结构影响的现场测试方法。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种路面交通荷载对临近基坑围护结构影响的现场测试方法，包括以下步骤：
（1）确定测试断面：根据现场实际开挖工况与道路交通状况，确定测试断面；
（2）交通荷载下土体压力测量；
（3）围护结构土压力测量；
（4）路面及围护结构加速度测量；
（5）采集数据，使用数据采集仪记录坑边车辆行驶过程中各传感器的读数，测试时间持续两个红绿灯周期及以上。
所述交通荷载下土体压力测量步骤为：
（1）设计埋设间距：埋设土压力盒槽位置应位于实际车辆行驶过程中轮胎轨迹线上，根据轮胎宽度确定土压力盒埋设槽长度与土压力盒间距；土压力盒中心间距应小于车轮宽度，以保证每次车辆开过此区域时均有两个或两个以上的土压力盒采集到数据；
（2）开挖土压力盒埋设槽：埋设槽长边应与轮胎轨迹线垂直，长边超过两倍轮胎宽度，宽度和深度合适土压力盒尺寸即可；以埋设槽为起点，开一道小槽至路边，以便放置土压力盒导线并连接数据采集装置；
（3）埋设土压力盒：在施工好的埋设槽中铺设土压力盒，并填入砂土，所填砂土应将土压力盒完全覆盖，之后在砂土上覆盖钢板，并将导线埋入小槽中恢复通行；
（4）将土压力盒导线连接数据采集仪并清零。
所述围护结构土压力测量步骤为：
（1）确定围护结构土压力测试点位：以确定测试断面为基准，在此断面上确定围护结构土压力测试点位，各测试点位间距应不小于10cm；
（2）定点取芯：根据所确定的点位，在围护结构上钻孔并取出混凝土芯；
（3）将土压力盒导线与数据采集仪相连并清除零点；
（4）固定土压力盒：选取断面较平整的混凝土芯，将土压力盒背面用热熔胶固定在断面上，土压力盒导线用透明胶带纸固定在钻芯侧壁，再将混凝土芯推回围护结构；在围护结构内侧，用水泥浆封闭取芯洞口；确保支护结构背面土与土压力盒正面接触，确保土压力盒固定。
所述路面及围护结构加速度测量步骤为：
（1）确定围护结构加速度测试点位：以确定测试断面为基准，在此断面上确定围护结构加速度测试点位，加速度测试点位包括路面测试点位及围护结构测试点位，其中路面测试点位排列方向与围护结构相垂直，其位置根据现场交通状况确定，在不妨碍正常交通通行情况下，应不少于三个，且间距不小于10cm；围护结构加速度测试点位与围护结构土压力测试点位相同，且一一对应；
（2）用热熔胶将低频拾振器固定在围护结构内侧相应测试点位上，并确保低频拾振器测试方向与围护结构内侧法线方向相同；
（3）将低频拾振器导线连接数据采集仪并清零。
所述基坑围护结构包括：地下连续墙、钻孔灌注桩、咬合桩。
所述定点取芯，在确定支护结构背面土压力盒埋设点位后，钻孔取芯，选取断面较为平整的圆柱形钻芯，将土压力盒背面用热熔胶固定于断面上，导线用胶带纸固定在钻芯侧面，将钻芯推入埋设点位的钻孔中，引出导线，最后用水泥砂浆将洞口密封。
与现有技术相比，本发明的有益效果是，本发明通过对坑边交通荷载作用下，深基坑围护结构动土压力及加速度等动力响应进行测试，建立了车辆荷载作用下围护结构加速度与动土压力之间的关系，揭示了动荷载作用下土与结构相互作用机理，丰富了基坑支护设计等方面的研究，完善了交通荷载土压力方面的相关理论。
附图说明
图1是本发明路面交通荷载对临近基坑围护结构影响的现场测试方法操作示意图；
图2是本发明路面交通荷载对临近基坑围护结构影响的现场测试元件布置示意图；
图3是交通荷载测试部分示意图；
图4是围护结构土压力、地面与围护结构加速度测试部分示意图；
图5是围护结构土压力盒埋设方法示意图；
图中，11为车辆行驶轨迹线，12为测试断面，13为围护结构，21为土压力盒埋设槽，22为路面土压力盒，23为钢板，24为导线槽，31为围护结构低频拾振器，32为路面低频拾振器，33为围护结构土压力盒，34为混凝土芯，35为土压力盒导线。
具体实施方式
以下通过实施例对路面交通荷载作用对临近基坑围护结构影响的现场测试方法做进一步说明。
以杭州市文一路某深基坑工程为实施例，该工程深基坑围护结构为地下连续墙。
如图1所示，一种路面交通荷载对临近基坑围护结构影响的现场测试方法，包括以下步骤：
S1.根据现场实际开挖工况与道路交通状况，确定测试断面12。所选截面处，车辆行驶轨迹线11与围护结构间距为1m，基坑开挖至底部，开挖深度为11m，且支护变形与位移均在安全范围内。
S2.交通荷载测量：如图2和图3所示，在测试断面与车辆行驶轨迹线11相交处，开挖一个长440mm，宽80mm，深50mm的长方形土压力盒埋设槽21，均匀放置5个直径40mm，厚度为6.5mm，量程为2.0Mpa的路面土压力盒22,路面土压力盒22中心间距为80mm。以土压力盒埋设槽21为起点，开设一道导线槽24至路边，用以放置土压力盒导线。
在施工好的埋设槽中铺设路面土压力盒22，并填入砂土，待砂土完全覆盖土压力盒后，将表面砂土抹平，盖上钢板23，使得车辆荷载可以通过钢板及砂土垫层均匀分布到土压力盒上。将土压力盒导线连接数据采集仪并清零。
S3.围护结构土压力测量：如图4所示，以确定测试断面12为基准，在此断面上确定围护结构土压力测试点位， 围护结构13深11m，每隔1m设置一处土压力测试点位，共设置10点。根据所确定的点位，钻孔并取出混凝土芯34。将围护结构土压力盒33导线与数据采集仪相连并清除零点，围护结构土压力盒33直径为40mm，厚度为6.5mm，量程为300Kpa。如图5所示，选取断面较平整的混凝土芯34，将围护结构土压力盒33背面用热熔胶固定在断面上，土压力盒导线35用透明胶带纸固定在混凝土芯34侧壁，再将混凝土芯推回围护结构13。在围护结构13内侧，用水泥砂浆将取芯洞口密封。确保支护结构背面土与围护结构土压力盒33正面接触，并确保围护结构土压力盒33固定，用以测量路面交通荷载引起的深基坑围护结构动土压力的变化情况。
S4.加速度测量：所使用低频拾振器31,32频响范围为50Hz至100Hz，量程为2g。
a)路面加速度测量：如图3所示，在测试断面上，以地下连续墙顶端为起点，每间隔20cm放置一个路面低频拾振器32，并用热熔胶固定，路面低频拾振器32测试方向与围护结构13内侧法线方向相同，用以测试车辆动荷载引起的路面动力响应；安装完毕后，将路面低频拾振器32导线连接数据采集仪并清零；
b）围护结构加速度测量：如图4所示，围护结构13深11m，每隔1m设置一处土压力测试点位，共设置10点，加速度测量点位与土压力测量点位相同且一一对应。用热熔胶将围护结构低频拾振器31固定在围护结构内侧相应测试点位上，并确保围护结构低频拾振器31测试方向与围护结构13内侧法线方向相同，以测试路面交通荷载引起的围护结构动力响应；安装完毕后，将围护结构低频拾振器31导线连接数据采集仪并清零。
S5. 开启所有采集通道，待各传感器示数调试无误后，开始测试。使用数据采集仪同时记录坑边车辆行驶过程中各传感器的读数，测试时间持续两个红绿灯周期及以上，以消除车辆荷载的偶然性，并得到交通荷载作用及无交通荷载作用情况下采集数据之间的差异性，对比得出坑边交通荷载对深基坑围护结构的影响。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。在本文中，所涉及的具体传感器参数及相互位置关系，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述参数的使用不应限制本申请请求保护的范围。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种路面交通荷载对临近基坑围护结构影响的现场测试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)确定测试断面：根据现场实际开挖工况与道路交通状况，确定测试断面；
(2)交通荷载下土体压力测量，埋设土压力盒，采集土体压力数据；
(3)围护结构土压力测量；
(4)路面及围护结构加速度测量，采用低频拾振器对围护结构加速度测试；
(5)采集数据，使用数据采集仪记录坑边车辆行驶过程中各传感器的读数，测试时间持续两个红绿灯周期以上；
所述交通荷载下土体压力测量步骤为：
(1)设计埋设间距：埋设土压力盒槽位置应位于实际车辆行驶过程中轮胎轨迹线上，根据轮胎宽度确定土压力盒埋设槽长度与土压力盒间距；土压力盒中心间距应小于车轮宽度，以保证每次车辆开过此区域时均有两个以上的土压力盒采集到的数据；
(2)开挖土压力盒埋设槽：埋设槽长边应与轮胎轨迹线垂直，长边超过两倍轮胎宽度，宽度和深度合适土压力盒尺寸即可；以埋设槽为起点，开一道小槽至路边，以便放置土压力盒导线并连接数据采集装置；
(3)埋设土压力盒：在施工好的埋设槽中铺设土压力盒，并填入砂土，所填砂土应将土压力盒完全覆盖，之后在砂土上覆盖钢板，并将导线埋入小槽中恢复通行；
(4)将土压力盒导线连接数据采集仪并清零；
所述围护结构土压力测量步骤为：
(1)确定围护结构土压力测试点位：以确定测试断面为基准，在此断面上确定围护结构土压力测试点位，各测试点位间距应不小于10cm；
(2)定点取芯：根据所确定的点位，在围护结构上钻孔并取出混凝土芯；
(3)将土压力盒导线与数据采集仪相连并清除零点；
(4)固定土压力盒：选取断面较平整的混凝土芯，将土压力盒背面用热熔胶固定在断面上，土压力盒导线用透明胶带纸固定在钻芯侧壁，再将混凝土芯推回围护结构；在围护结构内侧，用水泥浆封闭取芯洞口；确保支护结构背面土与土压力盒正面接触，确保土压力盒固定。
2.根据权利要求1所述的路面交通荷载对临近基坑围护结构影响的现场测试方法，其特征在于，所述路面及围护结构加速度测量步骤为：
(1)确定围护结构加速度测试点位：以确定测试断面为基准，在此断面上确定围护结构加速度测试点位，加速度测试点位包括路面测试点位及围护结构测试点位，其中路面测试点位排列方向与围护结构相垂直，其位置根据现场交通状况确定，在不妨碍正常交通通行情况下，应不少于三个，且间距不小于10cm；围护结构加速度测试点位与围护结构土压力测试点位相同，且一一对应；
(2)用热熔胶将低频拾振器固定在围护结构内侧相应测试点位上，并确保低频拾振器测试方向与围护结构内侧法线方向相同；
(3)将低频拾振器导线连接数据采集仪并清零。
3.根据权利要求1所述的路面交通荷载对临近基坑围护结构影响的现场测试方法，其特征在于，所述基坑围护结构包括：地下连续墙、钻孔灌注桩和咬合桩。
4.根据权利要求1所述的路面交通荷载对临近基坑围护结构影响的现场测试方法，其特征在于，所述定点取芯，在确定支护结构背面土压力盒埋设点位后，钻孔取芯，选取断面较为平整的圆柱形钻芯，将土压力盒背面用热熔胶固定于断面上，导线用胶带纸固定在钻芯侧面，将钻芯推入埋设点位的钻孔中，引出导线，最后用水泥砂浆将洞口密封。
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