微型钢管桩在青岛地铁站明挖基坑支护中的应力测试

【摘 要】本文通过对青岛地铁创新采用微型钢管桩组合支护。通过在微型钢管桩外壁贴应变片的方法，采用静态电阻应变仪进行应力测试的数据采集，分析微型钢管桩受力后的弯矩变化曲线，对微型钢管桩的变形和受力机理进行研究。测试结果表明，微型钢管桩的最大弯矩发生在中风化深度范围内的中下部，适合于土岩结合地层。

【关键词】微型钢管桩；青岛地铁；应力测试

The stress test in pit support of the micro-steel pipe pile in the deep excavation of Qingdao Metro station

Zhou Xiao-long1， Zhao Ying-jiang2， Dai Fu-jun3，Guo Ming-chen4

（1.School of Civil Engineering Qingdao Technological University Qingdao Shandong 266033；

2.Rizhao Architectural Design & Research Institute Co.，Ltd Rizhao Shandong 276800；

3.Rizhao Hanjing Architecture & Landscape design Co.，Ltd Rizhao Shandong 276800；

4.Rizhao Runda Architectural Design & Research Institute Co.，Ltd Rizhao Shandong 276800）

【Abstract】This article is a innovative use of combination by pit support of the micro-steel pipe pile in Qingdao Metro. Through the use of Static strain indicator，this paper study bending moment calculation method of the micro-steel pipe pile in the combination of soil and rock formation and analyses its bending moment distribution and change after force through the method of posting strain foil on the mini-steel pipe pile. The tested results show that the maximum bending moment of micro-steel pipe pile is in the middle and lower of the weathering rock. This kind of support type in the weathered rock is suitable for the combination of soil and rock.

【Key words】Micro-steel pipe pile；Qingdao Metro；Stress test

1. 引言

（1）青岛地区具有“上土下岩”的土岩复合地层特点，使得青岛市地铁明挖基坑的支护具有明显的不同于全国其他地区的特点，出现了一些特殊的工程问题，目前国内外关于上软下硬（土岩复合地层）的基坑的支护设计施工是一个难题[1]。

（2）微型钢管桩作为一种新型的深基础桩，广泛用于基坑支护、地基处理、边坡加固等各类工程。当作为支承桩使用时能够充分沉入到较坚硬的岩层上，发挥钢材整个断面的强度。在深厚软弱土地基中，微型钢管桩可以打入到较坚实的持力层上，并能充分发挥钢材的承载力[2]。

2. 工程概况

拟建的青岛市地铁一期工程（3号线）某站设计中心里程为K13+650.296，车站长约259.0m。本车站位于黑龙江南路与合肥路交汇处，莱钢立交桥东北侧。车站结构为双层两跨箱形框架结构，标准段宽18.7m，高13m，施工方法为明挖顺作法。

3. 微型钢管桩试验

3.1 电测原理。

采用在微型钢管桩外壁布贴应变片，通过静态电阻应变仪测得微型钢管桩桩身应变，并通过数据处理和解析计算得出微型钢管桩应力的计算方法，得到微型钢管桩的弯矩。电测时，将贴好的应变片和温度补偿片，按照四分之一桥工作方式接入电桥，由应变仪测得钢管在受力时的单个应变值，通过计算可以得到钢管的应力值。

3.2 钢管桩试验方法。

微型钢管桩的应力监测采用静态电阻应变测试法，在下放微型钢管桩以前应一次性安装好应变片，采用在微型钢管桩外侧壁安装应变片的方法。根据地铁站现场施工情况，选取两个点进行测试。每根桩都布设9排18个应变片，总计共需36个应变片。

3.3 后期试验监测及结果整理。

3.3.1 按施工工序，每施工一层作为一个工况，测量一次，比较整理结果：

（1）下管后第一次测试，做为初始数据，归零。

（2）工况一：开挖至施工锚杆位置，采集一次数据。

（3）工况二：施工完锚杆以后，采集一次数据。

（4）工况三：开挖至基坑底部以后，采集一次数据。

（5）工况四：起垫层，采集一次数据。

（6）工况五：扎侧壁钢筋，试验结束，结束测量。

通过试验，分析微型钢管桩对岩石支护的影响，评价微型钢管桩对于土岩结合地形特点基坑的支护作用。将所得的测试结果，通过上述微型钢管桩弯矩计算公式，计算出水泥土桩内钢管桩的弯矩。桩身弯矩随基坑开挖深度的变化如图1所示。