在现代城市基坑工程中，支护结构的安全性和稳定性是施工过程中不可忽视的重要环节。广州作为我国南方重要的经济中心，城市地下空间开发日益频繁，深基坑工程数量逐年增加，对支护结构的监测也提出了更高的要求。其中，拉森钢板桩作为一种常用的支护形式，广泛应用于地铁、地下管廊、地下室等工程中。为确保支护结构在施工期间的安全稳定，对钢板桩支护结构的内力进行实时监测显得尤为重要。而应力传感器的布置则是实现这一目标的关键环节。
一、拉森钢板桩支护结构的特点与应用背景
拉森钢板桩是一种具有锁口结构的钢制构件，具有施工速度快、可重复使用、止水性能好等优点，广泛应用于软土地基、地下水位较高的基坑支护工程中。在广州地区，由于地质条件复杂、地下水位较高，拉森钢板桩常被用于临时支护结构，特别是在地铁站点、地下停车场等工程中应用广泛。
然而，钢板桩在实际施工过程中会受到土压力、水压力、施工荷载等多种因素的影响，导致其内部产生不同程度的弯矩和剪力。如果不能及时掌握这些内力的变化情况，极易引发支护结构变形过大甚至失稳，从而威胁施工安全。因此，对钢板桩支护结构进行内力监测是确保施工安全的重要手段。
二、应力传感器布置的基本原则
应力传感器的布置是实现钢板桩内力监测的核心环节，其布置方式、数量和位置直接影响监测数据的准确性和代表性。在实际工程中，布置应力传感器应遵循以下基本原则：
- 代表性原则：传感器应布置在能够反映结构整体受力状态的关键部位，如弯矩最大区域、支点附近等。
- 对称性原则：对于对称结构，应尽量在对称位置布置传感器，以便于对比分析。
- 分层布置原则：根据基坑开挖深度变化情况，在不同深度布置传感器，以获取不同深度的应力分布。
- 便于安装与维护原则：传感器应布置在便于安装、调试和后期维护的位置，避免因施工干扰造成损坏。
三、应力传感器的布置方式与位置选择
在拉森钢板桩支护结构中，通常采用振弦式或光纤式应力传感器，这些传感器具有较高的精度和稳定性，适合长期监测使用。根据工程经验，应力传感器的布置一般包括以下几个方面：
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沿钢板桩长度方向布置
在钢板桩长度方向上，应选择多个断面进行布点。通常在支护结构的中部、支点附近以及弯矩较大的区域设置监测断面。每个断面可根据结构受力情况布置多个传感器，以获取更全面的应力数据。 -
沿基坑深度方向布置
随着基坑开挖深度的增加，钢板桩所承受的土压力和水压力也会发生变化。因此，应在不同深度位置布置传感器，以获取沿深度变化的应力分布情况。一般情况下，可在基坑每开挖3～5米设置一个监测断面。 -
在支护结构转角和连接部位布置
转角部位和连接部位往往是结构受力较为复杂的区域，容易出现应力集中现象。因此，在这些位置应适当增加传感器的布置密度，以确保监测数据的完整性。 -
结合支护结构的支撑系统布置
若钢板桩支护结构中设有内支撑或锚杆等构件，应在其连接部位布置传感器，以监测支护结构与支撑系统之间的相互作用力。
四、应力监测数据的采集与分析
在传感器布置完成后，需建立完整的数据采集与分析系统。通常采用自动化监测系统，通过数据采集仪对传感器信号进行实时采集，并通过无线传输方式将数据上传至监测平台。监测频率应根据施工进度和结构变形情况动态调整，在开挖初期可适当加密监测频率，待结构趋于稳定后可适当降低频率。
数据分析方面，应重点关注以下几个方面：
- 应力变化趋势分析：通过绘制应力-时间曲线，分析钢板桩在不同施工阶段的受力变化情况。
- 最大应力值分析：识别结构中的最大应力区域，判断是否超过设计允许值。
- 空间分布特征分析：通过不同断面、不同深度的应力数据，分析钢板桩整体受力的空间分布特征。
- 异常数据识别与预警机制：当监测数据出现异常波动时，应启动预警机制，及时通知相关人员进行处理。
五、广州地区典型工程案例分析
在广州某地铁站点施工中，采用了拉森钢板桩作为基坑支护结构。在施工过程中，共布置了20个应力监测断面，每个断面布置3～5个振弦式应力传感器，覆盖了钢板桩的主要受力区域。通过实时监测发现，在基坑开挖至设计深度时，部分区域的应力值接近设计极限值，施工单位立即采取了加强支护和调整开挖顺序的措施，有效避免了结构失稳风险。
该案例表明，科学合理的应力传感器布置不仅能够提供准确的结构受力信息，还能为施工决策提供有力支持，从而确保工程安全顺利进行。
六、结语
随着广州城市地下空间开发的不断推进，拉森钢板桩支护结构的应用将更加广泛。应力传感器的合理布置和内力监测的有效实施，已成为保障支护结构安全的重要技术手段。在今后的工程实践中，应进一步优化传感器布置方案，提升监测系统的智能化水平，为城市基坑工程的安全施工提供更加有力的技术支撑。
