不同因素导致的差异沉降对盾构隧道受力特性影响研究

盾构隧道在下卧地层软硬突变、局部堆载等因素影响下易产生不均匀沉降,可能诱发管片环间错台、螺栓断裂和接缝渗水等病害,危及隧道安全。然而,现有试验研究在隧道模型上多将纵向接头简化处理,难以反映盾构隧道纵向受力变形特性,对于隧道下卧软硬突变地层等工况的模拟也较为缺乏。为此,提出一种可同时模拟抗拉、抗弯刚度的“弹簧+螺栓型”接头,并以此接头制作可满足纵向力学性能相似的隧道模型,对盾构隧道进行下卧软硬突变、局部堆载等工况下的模型试验,进一步探明不同因素导致的差异沉降对盾构隧道的影响机理,并采用数值模拟验证了试验的可行性。研究结果表明:1)较单一地层而言,隧道下卧软硬突变时纵向沉降曲线呈现明显的非线性,其隧道沉降及差异沉降最值显著增大,软土侧隧道沉降较硬土侧更为显著,最大沉降、沉降差均出现在突变区软土侧衬砌处;2)下卧地层突变导致隧道横向收敛变形在纵向上分布不均,使软土侧衬砌收敛变形减小,硬土侧衬砌收敛变形显著增大;3)局部堆载对管片弯矩分布影响较小,对弯矩最值影响较大;4)下卧软土区隧道结构内力分布明显变异,隧道衬砌正弯矩区域显著增大,负弯矩区域略有减小,且弯矩最值提升显著。因此针对软硬突变地层,必要时在硬土侧隧道可采用粘钢法等方法提升衬砌横向刚度,以控制其收敛变形;软土侧隧道建议对管片进行螺栓复紧,并加强接缝防水,以减小下卧地层弱化对隧道结构产生的不利影响。

成南高速公路软土地基高路堤拓宽工程差异沉降及控制标准研究

依托成南高速扩容工程,基于有限元方法,深入研究软土区高填路基拓宽工程差异沉降变化规律及其影响因素,提出适用于成南高速软土区高填拼接路基的差异沉降控制标准.研究表明,施工期在旧路基面会产生向两侧的水平变形和较大的不均匀沉降,极易导致旧路面中心附近产生纵向裂缝;运营期,不同运营时段路基表面累积沉降半幅区呈“勺”状分布,沉降最大值出现在路基拼接处附近,此处的底基层更容易出现拉裂破坏,运营期拼接附近成为路面裂缝的多发区域;填土高度、软基厚度、软土性质对路基面差异沉降影响均非常显著,而新路基模量对差异沉降的影响并不明显;综合考虑路面材料的极限拉应力和疲劳效应组合,对差异沉降控制标准进行了4级分级,以指导工程设计.

盾构隧道施工对邻近建筑物差异沉降与扭曲变形影响分析

针对盾构隧道施工侧穿既有建筑物问题,结合南京地铁一号线北延段工程,以盾构隧道侧穿某浅基础建筑物为研究对象,通过对建筑物沉降实测数据进行分析,并利用Plaxis 3D软件建立数值模型,研究了隧道距建筑物不同水平距离和盾构以不同角度穿越对建筑物差异沉降与扭曲变形特征的影响。结果表明:随着盾构开挖面逐渐接近建筑物,建筑物差异沉降及扭曲变形逐渐增大;差异沉降量在盾构机通过时达到最大值,之后趋于稳定,而扭曲变形峰值出现在盾构开挖面到达建筑物中点截面位置时,随后逐渐减小;当建筑物中心至隧道轴线的水平距离与隧道外径之比L/D=0.5~2时,建筑物差异沉降量较大,在L/D=1.5时达到峰值;当盾构穿越夹角从θ=0°增大至θ=90°时,建筑物最大差异沉降量不断增加,而最终扭曲变形值则先增大后减小,在θ=45°时扭曲变形达到峰值。研究结果可为盾构隧道侧穿浅基础建筑物时相关类似工程提供参考。

基于行驶舒适性的路桥过渡段差异沉降控制阈值

为解决传统路面结构路桥过渡段差异沉降过大和二次跳车问题,结合路桥工程实践,通过将桥头搭板放置一定深度和设置两级枕梁,并将桥头搭板与枕梁现浇在一起的方式,提出一种刚柔连续过渡的桥头搭板结构,用以改善桥头路基的应力分布及变形;同时为研究不同等级公路的路桥过渡段差异沉降控制阈值,给出量化指标,通过分析桥头跳车作用机理,根据车辆振动系统输入激励与输出响应的关系,建立二维五自由度车辆振动模型,并根据不同等级公路的路桥过渡段处治情况,建立相应的计算模型,编写程序求解人体加权加速度均方根值,根据人体舒适程度分级情况确定不同等级公路的路桥过渡段差异沉降控制阈值。结果表明:高速公路一级公路、二级公路和三级公路的路桥过渡段差异沉降控制阈值为将容许搭板纵坡变化值控制在0.30%~0.40%、0.40%~0.55%、0.50%~0.75%和0.95%~1.35%,四级公路的路桥过渡段差异沉降控制阈值为台阶高度控制在0.05m以内。

改扩建工程路基差异沉降研究综述

随着我国经济社会的快速发展及交通量的持续增长,早期建成的高速公路已经开始出现通行能力差、服务水平低等问题。为了解决这一问题,我国在近年来积极开展了高速公路的改扩建工作,目前已完成了多条高速公路的改扩建工程并投入运营,取得了显著成效。然而,高速公路的改扩建与新建公路有所不同,高速公路在改扩建过程中涉及新老路基拼接、变形协调等问题,特别是新老路基拼接引起的差异沉降,对路基路面结构危害巨大。为此,国内外学者致力于对减小新老路基差异沉降进行研究,探索了许多新的理念和技术。从差异沉降的理论、影响因素以及路基拼接处的处治措施3方面对现有研究成果进行了回顾和梳理,发现对减小新老路基差异沉降的措施,尤其是对加筋结构的布置、路基内部排水结构的研究还比较缺乏。建议开展此类研究,并从理论和影响因素上对差异沉降进行分析,提出适用于多种工况的拼接措施,从而起到控制差异沉降的作用,旨在为实际工程项目提供理论和实际指导。

差异沉降引起隧道内道床脱空的发展规律研究

研究目的:为研究盾构隧道差异沉降对道床脱空的影响,本文建立包含管片、钢筋笼、螺栓的错缝拼装三维盾构隧道计算模型,并采用足尺试验对建模方法进行正确性验证。基于此,分析盾构隧道差异沉降作用下,不同道床长度与不同道床伸缩缝位置对道床脱空的影响。研究结论:(1)在相同的隧道差异沉降率下,道床伸缩缝不与隧道环缝重合有利于道床与隧道的共同受力;(2)不同道床长度不影响道床脱空的损伤程度与“纺锤形”的脱空分布形态,但会影响道床底面的脱空范围,道床长度越大,中心块道床损伤范围越大;(3)道床伸缩缝与隧道环缝未重合条件下,道床底部损伤程度加深,沿隧道环缝位置产生贯通道床底面的损伤或脱空,道床伸缩缝越靠近管片中线,道床-隧道整体性越好,道床底部损伤程度越小,损伤范围越大,因此通过优化道床伸缩缝位置、控制道床长度,可以减少盾构隧道差异沉降产生的道床脱空病害;(4)本文研究可为盾构隧道内道床脱空病害整治提供参考。

公路扩建新旧路基差异沉降的影响因素分析

为研究公路扩建新旧路基差异沉降的影响因素,采用数值模拟计算的方法,分析了不同路基拓宽方式、不同路基拓宽宽度、不同路基高度,以及不同地基模量对新老路基变形的影响,同时对路基顶面水平位移的模拟值和实测值进行了对比分析,研究结果表明:(1)不同路基拓宽方式下,单侧拓宽方式相比双侧拓宽方式沉降量增大了92.78 mm,水平位移增大了15.61 mm,因此,采用双侧拓宽方式为合适的拓宽方式。(2)路基高度为6.2 m条件下,相比分层填筑方式,采用分部填筑时老路基和新路基顶面最大差异沉降分别减小了8.9%、3.1%,路基顶面水平位移减小了4.1%。因此,采用分部填筑方式为合适的填筑方式。(3)路基顶面最大水平位移的实测值与模拟值相差0.56 mm,可认为路基顶面水平位移的模拟值与实测值基本一致。(4)在公路扩建工程中,建议采用双侧拓宽的方式对路基进行扩建,同时采用土工格栅加强新旧路基的拼接,可防止新旧路基间的相对滑动。

滨海相淤泥质软土路基差异沉降控制

东南沿海地区的公路大部分都建在软土地基上,公路建设要求严格的工后沉降。而这些软土都具有含水率高、压缩系数大、渗透系数小、灵敏度高、强度低和厚度不均等特点。且对于不同路段,路基处理方式又不尽相同。文章对使用不同处理方法的路段进行差异沉降计算,并对差异沉降提出沉降控制方案:计划采用预抛高方法满足缺陷责任期要求。即取沉平控制时间为2 a时,预抛高量约为220 mm;使用堆载预压的方法对路基的工后沉降进行控制,设置超载量2.5 m(50 kPa),根据工期设置预压时间8个月。通过计算可以得到此方案下竣工至通车7 a内发生的沉降约298 mm。

拓宽路基差异沉降主控因素分析及地基处理选择依据研究

以山东省某高速公路路基改扩建项目为例,采用FLAC有限差分软件模拟了路基拓宽施工及工后沉降过程,研究了路基拓宽宽度、路基填筑高度、路基填料模量、新旧路基模量比、路基土体黏聚力和路基土体内摩擦角6种因素对拓宽路基差异沉降的影响,并通过正交分析法确定了拓宽路基差异沉降的主控影响因素。研究结果表明,路基拓宽宽度、路基填筑高度和新旧路基模量比为拓宽路基差异沉降的主控因素;重点针对新旧路基模量比对拓宽路基差异沉降的影响开展了单因素分析,提出了主次加固区概念,并分析提出了地基处理方案选择依据。研究结论对于公路拓宽路基差异沉降的控制有着重要参考价值。

高速公路软土路基路桥过渡段差异沉降研究

以山东省某高速公路软土路基路桥过渡段为研究对象,基于Midas有限元软件,分析软基路桥过渡段处治前后沉降量变化规律,并研究回填材料、高压旋喷桩对软基路桥过渡段沉降控制效果,探讨高压旋喷桩的位置参数、尺寸参数对沉降量的影响。不进行处治时,填料区的沉降变形曲线呈“V”形,沉降量先增大后减小,距桥台台背4.5 m时,沉降量达到最大值0.11 m;随距路基中心线距离的增大,路基表面沉降量在不断减小。换填法使得填料区的最大沉降量距桥台台背距离在逐渐变大,换填效果随刚度的增加在逐渐减弱,且当填料刚度增大5倍时,填料区的沉降量普遍小于软土区沉降量。喷射注浆法的沉降控制效果较稳定,沉降量随桩长的增大不断减小,当桩间距从1 m增加到1.5 m时,5 m桩长填料区最大沉降量增大了25%。

泡沫轻质土对高速公路改扩建新旧路基差异沉降的影响分析

依托某高速公路改扩建工程,研究新型材料泡沫轻质土作为填筑材料在路基工程中的应用效果。通过FLAC3D数值仿真软件,建立新旧路基模型,模拟新筑路基的沉降变化值,新建路基累计沉降值与距路基中心距离呈先增大后减小的趋势,距离路基中心12.5m处的沉降最大。对涵顶填土沉降在泡沫轻质土作用下的变化值进行了分析,阐述了泡沫轻质土的施工关键技术。

某浅圆仓结构差异沉降技术分析

某仓储浅圆仓出现了结构差异沉降,经过现场调研及对浅圆仓的施工、使用情况及沉降观测数据的整理分析,找出了A1仓结构基础出现较大差异沉降的原因,并结合工程实际提出有效阻止其继续发展的技术方案。证明了注浆加固和锚杆静压桩加固这两个方案在本工程中的可行性,并分析了二者优缺点。最终加固方案为锚杆静压桩加固浅圆仓基础、压密注浆处理浅圆仓基础外侧地基。

高速公路新旧路基差异沉降影响的模拟研究

文中依托贵州某高速公路改扩建工程实践,结合有限元分析软件构建公路模型,分析在不可压缩模量、填方高度和拓宽宽度等因素影响下,新旧路面结合位置处不均匀沉降的发展规律。结果表明,新旧路基在距旧路中心6 m以内,路基沉降较小,而在6~18 m内逐渐增大,并在新旧路基结合位置增长速度放缓,但数值进一步增加,在拓宽路基边缘位置出现最大沉降,沉降曲线在末尾处出现“波谷”状。适当增加地基土压缩模量能有效解决新旧路基差异沉降问题,提高工程质量。

公路拓宽工程中路基差异沉降特性研究

以乌干达KASESE公路改扩建工程为对象,研究不同路基高度以及是否有支挡结构对路基竖向沉降和侧向变形的影响。研究结果表明,随着路基填筑高度的增加,新填筑路基的沉降量均小于既有路基的沉降量;在相同的路基填筑高度下,有支挡结构和无支挡结构的既有路基部分的沉降量相近,无支挡结构的新填筑路基沉降量大于有支挡结构的新填筑路基沉降量;随着路基填筑高度的增加,既有路基的侧向变形呈现缓慢增加的变化趋势,且数值均较小,新填筑路基的侧向变形增加较快;在相同的路基填筑高度条件下,无支挡结构的新填筑路基侧向变形大于有支挡结构的新填筑路基侧向变形,由此表明设置护脚支挡结构对于控制新旧路基的侧向变形具发挥有效作用。

高速公路拓宽路段差异沉降影响因素分析

结合施工案例,利用有限元法分析新旧路基差异沉降影响因素,以合理确定施工参数,优化施工方案。根据设计资料构建计算模型,通过计算得出:单侧加宽宽度建议取10 m左右,双侧加宽与单侧加宽新旧路基的差异沉降相比较小;填方高度越大,路基沉降越大,新旧路基差异沉降也越大,对比分析得出增幅呈下降趋势;地基土压缩模量越大,路基沉降变小,差异沉降也随之变小,但下降幅度不断减小。

公路拓宽工程中路基差异沉降研究

依托某拓宽路基工程案例,基于有限元方法对拓宽路基的不均匀沉降进行了分析,研究了不同参数的影响。结果表明:路基拓宽宽度和地基土弹性模量均对拓宽路基差异沉降有明显影响,弹性模量并非引起路面沉降的主要因素。在实际工程中,应采用多种手段避免路基差异沉降的产生,如路基双侧拓宽施工、保证新建路基压实度、采用复合地基等。

高速公路路基差异沉降处治效果分析

为研究不同加固方案路基差异沉降处治效果,在施工现场建立试验段并在工后通过沉降监测进行分析,监测结果表明:路基与构造物交界部位处治后路基沉降较未处治时明显下降,路基填筑施工前期沉降速率较低,而后逐步提升,且非强夯区沉降略高于强夯区,监测结束后均逐步趋稳;填挖交界处采用铺设土工格栅处治后路基沉降较未处治明显下降,监测完成后路基沉降基本趋稳,说明处治后路基差异沉降得到有效控制,处治效果良好。

公路拼宽路段软土地基差异沉降控制措施

为促进高等级公路软土地基拼宽路段的平整度和新旧路基的整体性,以具体工程实例为背景,在分析地质条件和地基处理方式的基础上,研究控制新旧路基差异沉降的设计要点及施工质量控制措施。研究结果表明,设计过程中要充分考虑过渡段设计及新旧路基连接等方面的因素影响,在施工中,强调施工顺序、施工方法、质量监控、动态设计与监测等内容,从而控制新旧路基差异沉降,确保施工质量符合相关标准要求。

基于搭板设计的高速公路改扩建中路桥过渡段差异沉降控制方法

高速公路改扩建中路桥过渡段差异沉降,对高速公路路桥过渡段的行车舒适度存在不良影响,为此,研究高速公路改扩建中路桥过渡段差异沉降控制方法及标准。使用基于搭板设计的高速公路改扩建中路桥过渡段差异沉降控制方法,将高速公路改扩建中路桥过渡段的柔性路堤位置沉降与刚性桥台相结合,以有效调节纵坡状态,减少跳车情况对行车的负面影响。将沉降量、纵坡变化最大值作为差异沉降控制标准指标,高速公路改扩建中路桥过渡段差异沉降控制时,对应的容许差异沉降值为1.4~5.4cm,各级路面相应的纵坡变化最大值不可大于3.5%。研究结果显示,基于搭板设计的高速公路改扩建中路桥过渡段差异沉降控制方法使用下,高速公路改扩建中路桥过渡段差异沉降值、纵坡变化最大值均处于标准区间内,高速公路路桥过渡段行车舒适度得到保证,且使用成本少。

某路桥过渡段差异沉降控制技术及效果评价

为有效控制市政工程路桥过渡段的差异沉降,提高路桥结构的安全性和使用寿命,以某新建城市主干路为例,对路桥过渡段差异沉降的形成原因、控制方案以及施工技术要点进行分析,并对其控制效果进行了系统评价。结果显示,通过采用柔性水泥搅拌桩+半刚性砂砾回填的“刚-柔过渡”的控制方案,工后6个月桥头搭板纵坡变化率仅为0.36%,小于目标值1.09%,有效降低了路桥连接区域的差异沉降,确保道路的平整度和行车舒适性,成功避免桥头跳车现象,可为类似桥梁工程提供一定参考。