建筑平移中下方隧道应变测试技术的应用

□文/宋成国 陈志伟 张 帅 王 驰 李林安

□陈志伟、张 帅/天津大学。

□王 驰/天津城建集团天演建筑物顶升移位工程有限公司。

□李林安/天津大学。

建筑平移中下方隧道应变测试技术的应用

□文/宋成国 陈志伟 张 帅 王 驰 李林安

建筑平移顶升工程中，建筑物经过隧道上方时会对隧道结构产生不利影响。文章基于Winkler模型计算了荷载通过筏板对隧道结构的影响并介绍了一种应用电阻应变片测量隧道结构应变的方法。将该技术应用于天津西站主站楼的平移顶升施工，在工程施工过程中监测了地铁隧道结构应变的变化。

平移；Winkler地基模型；应变测试；隧道

随着社会建设的需要，一些建筑需要整体平移或者顶升。而在平移的过程中有时会通过隧道，隧道上方的加载必定会对隧道结构产生不利影响，而已建隧道对其自身的变形非常敏感，过大的隆起或沉浮会严重影响其安全。为保证隧道结构安全，必须分析隧道结构受力并进行实时监测。本文基于Winkler弹性地基梁理论计算了荷载通过筏板对隧道结构的影响并探讨了通过电阻应变测试法测量隧道结构应变。

1 隧道结构受力的计算

建筑物平移过程中经过隧道上方，荷载通过筏板传递到隧道，见图1。

基于Winkler弹性地基模型，假定地基单位面积上所承受的压力p与地基的沉陷y成正比，即

式中：k为地基系数，此系数与地基土的性质有关；p为地基上任一点所受的应力；y为p作用点位置处的地基变形。

将筏板看作是分布荷载作用下的Winkle弹性地基梁，可求得附加分布荷载作用下的筏板，对x轴上一点作用的集中载荷q(x)dx，对该点产生的挠度为

在分布荷载范围内对式(2)积分，可得到筏板任意点的总挠度

式中：a、b分别为点到荷载左右边界的距离。

则地基单位面积上所承受的压力为

隧道结构受力如图2所示，运用力法即可求得在图2中荷载作用下隧道结构任一截面的内力。

2 隧道结构应变的测试

地铁隧道的变形可以通过测量隧道墙体的应变得到，如图3所示在隧道沿东西方向正中断面布置4个应变监测点，即可测得隧道墙体的应变。

电阻应变法可以测量拉应变或压应变ε，要求沿压应力方向布置应变片，见图4。此时应变片测得的应变即为实际应变。实际测量中，为了提高测试精度和消除温度带来的影响，通常采用半桥或全桥的应变片布置方式，见图5。

墙体沿应力方向分别布置1～2个应变片，按图6连接为半桥或全桥电路。

所测得的读数应变分别为

综合，可以得到对于地铁隧道墙体，所测试的实际应变与仪器读数应变间的关系为

其中：K=1表示采用半桥电路，其中K=2表示采用全桥电路。

3 隧道结构应力测试的应用

3.1 工程背景

砖墙多为500mm厚，也有部分石头结构，顶部为木质结构，有一定程度损坏。工程迁移距离长、面积大并且3个方向平移，受力体系多次转换，还要通过天津地铁站隧道，因此对迁移技术和施工提出了很高的要求。采用了在墙的切割部位两侧制作托换梁的方式，然后在施工各个阶段监测托换梁的承载力变化情况。

3.2 测试结果

施工主要包括以下工况。

1）西站主站楼载荷托换到平移梁上。

2)西站主站楼南北方向水平移动施工。

3)西站主站楼东西方向水平移动施工。

4)西站主站楼分两阶段顶升施工。

南北方向平移过程中通过了地铁隧道上方，测试结果见表1。图7为测点4在主站楼通过隧道上方期间的应变变化曲线。

表1 应变监测结果

4 结论

随着主楼平移的进行，地铁结构各测点所受压力越来越大，最大应变出现在测点4，为-256.44，总体没有很大的应变，结构处于安全状态。

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TU746.4

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1008-3197（2011）02-08-02

2011-02-21

宋成国/男，1978年出生，工程师，天津城建集团天演建筑物顶升移位工程有限公司经理，从事建筑物顶升移位施工技术管理工作。

□陈志伟、张 帅/天津大学。

□王 驰/天津城建集团天演建筑物顶升移位工程有限公司。

□李林安/天津大学。