[发明专利]一种可水下施工的装配式竖井侧壁摩阻力现场测试方法

说明书

本发明涉及一种可水下施工的装配式竖井侧壁摩阻力现场测试方法，包括在拼装管片每环中心处均匀设置多个测点；管片装配前，于测点位置在管片内壁上安装应变传感器；在竖井边挖边拼到达设定深度后将应变传感器的导线就近绑扎在位于管片内壁的测斜管上，引至地面与应变采集仪相连；竖井开挖过程中，坑内注水，同时拼装管片在沉降单元的控制下同步下沉；在装配式竖井下沉及封底后抽排水过程中，实时获取和记录各个应变传感器的读数，通过相邻两层的应力差计算其测点位置之间的侧壁摩阻力。本发明充分发挥装配式竖井技术的优势，安装便捷，又不受周围土体接触扰动，可实时准确地监测评估竖井侧壁摩阻力沿深度的实际发挥作用及装配式竖井的抗浮能力。

技术领域

本发明涉及岩土工程施工技术领域，尤其是涉及一种可水下施工的装配式竖井侧壁摩阻力现场测试方法。

背景技术

随着城市地下空间的不断开发利用，地下竖井施工技术不断发展。装配式竖井采用垂直竖井挖掘机在水下施工，以预制混凝土管片作为竖井侧壁，具有施工速度快、对周边场地影响小的特点。在装配式竖井开挖时，通过膨润土注浆，预制混凝土管片将会在重力作用下下沉，该过程中，预制混凝土管片主要受到侧壁摩阻力和地面沉降单元的拉力。因此，侧壁摩阻力的大小与分布情况关乎管片的平稳安全下沉与竖井周围土体的稳定性。在竖井施工完毕封底后，需要将深井中的水抽排干净，此时侧壁摩阻力大小对于竖井抗浮能力的评估至关重要。但是，由于现有装配式竖井工程实施资料较少，且现有技术还无法直接测量装配式竖井的侧壁摩阻力，目前装配式竖井设计施工方案中侧壁摩阻力预估困难。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可水下施工的装配式竖井侧壁摩阻力现场测试方法，可以在装配式竖井施工过程中和封底后监测装配式竖井的侧壁摩阻力。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种可水下施工的装配式竖井侧壁摩阻力现场测试方法，装配式竖井侧壁由预制混凝土管片分层拼装而成，每层即为一个管片环，测试方法包括：

S1、在预制混凝土管片每环中心处同一平面等距设置多个测点位置；

S2、在预制混凝土管片装配前，于每个测点位置在管片内壁上安装应变传感器，用于测量混凝土的竖向应变，并对应变传感器做防水处理；

S3、竖井初步开挖；

S4、装配一层管片环，通过钢绞线将该层管片环与沉降单元相连，并置入竖井中；

S5、将连接应变传感器的导线就近沿深度绑扎在位于管片内壁的测斜管上，引向地面与应变采集仪相连；

S6、竖井下挖的同时，通过预制混凝土管片上预留的注浆孔在管片环和侧壁地层间注入膨润土，操作沉降单元控制管片环，使管片环随着竖井开挖同步下沉，同时在坑内注水保持开挖面稳定；

S7、重复步骤S4到步骤S6，边挖掘竖井的同时拼装和下沉管片环，直至最下层管片环下沉至指定位置，装配式竖井封底，完毕后抽排井内注水；在装配式竖井下沉及封底后抽排水过程中，通过应变传感器测量各层管片环的应变变化量；

S8、根据应变变化量，计算装配式竖井侧壁所受的侧壁摩阻力，其计算过程为：

从下到上对预制混凝土管片分层编号，第i层测点与第i+1层测点间预制混凝土管片所受的侧壁摩阻总力为：

F_i＝Eε_i+1A-Eε_iA+mg

式中，E为预制混凝土管片的弹性模量，ε_i为第i层管片多个测点的应变变化量平均值，A为竖井管片环的横截面积，m为单层预制混凝土管片总质量，g为重力加速度；

进而计算第i层测点与第i+1层测点间预制混凝土管片所受的侧壁摩阻力f_i，其表达式为：