玻化粉煤灰微珠混凝土基本力学性能及水化热释放研究

随着各大城市地铁建设的快速发展,大体积混凝土的施工应用越来越广泛,其浇筑产生的大量水化热释放较为集中,易导致混凝土内外温差较大并产生裂缝,影响结构安全和正常使用。玻化粉煤灰微珠作为一种新型混凝土外加剂,具有活性高、质轻、耐腐蚀、耐磨、抗压强度高、热稳定性好等优点。将其添加到混凝土中,可改善混凝土微观结构,提高混凝土抗裂性和密实度。研究不同掺量玻化粉煤灰微珠对C20、C30、C40混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度以及水化热的影响情况,试验表明,C20混凝土玻化粉煤灰微珠掺量应控制在10%左右,C30混凝土则应控制在15%左右,C40混凝土玻化粉煤灰微珠掺量不宜超过10%,此时混凝土力学性能较优。

北京地铁施工安全事故分析及防治对策

当前我国城市地铁建设发展迅速,但也出现了各类施工安全事故频发的严峻事实.基于这一现状,以北京地铁近年来新建线路施工中出现的具体工程事故案例为背景,结合新建地铁的工程特点及施工难点,分析了事故发生的主要原因,通过对现有事故资料的整理分析,按其发生的主要原因分为5种类型:地层过量变形引起坍塌、不良地质体突发灾害、施工诱发地下管线破坏、工程施工管理不力、施工设备及操作技术过失引发的事故.针对每一类事故,制定相应的防治对策及方案,进而提出适合于我国城市地铁施工安全控制和风险管理的具体措施,以期为城市地铁及其他地下工程安全建设提供重要参考.

隧道施工塌方事故分析与控制

塌方是隧道施工中最常见的灾害之一,其防治工作一直是隧道建设安全性控制的重点。文章从隧道围岩变形、破坏和失稳的本质特征出发,结合典型事故案例统计,提出了将隧道塌方事故分为围岩失稳、结构失效和环境失调等三种类型;分别对其演化过程和形成机理进行了系统分析,指出了这三类安全事故与围岩活动特点及"支护-围岩"作用模式显著相关,并且分别发生在隧道掌子面及前方、掌子面后方二次衬砌施作前和隧道洞口浅埋段。最后提出应从地质保障工作、细化方案设计以及强化监测和施工管理等方面实行综合治理,才能避免恶性隧道塌方事故的发生,整体提升隧道施工的安全控制水平。

隧道施工下穿建筑物注浆抬升机制及预测研究

在分析建筑物沉降恢复特点的基础上研究注浆抬升机制,提出地层充填密实、止浆围护形成、抬升力形成及建筑物结构抬升的四阶段作用模式,并相应总结建筑物稳定抬升的施工技术要点。采用数值模拟方法对厦门市成功大道工程隧道穿越104#,105#试验楼注浆抬升进行预测分析,得到建筑物单次抬升量为2.1～3.7 mm,且不同抬升力和围护刚度对抬升效果具有显著影响,适当增大抬升力和围护刚度对抬升有利,但其作用有限。工程现场试验结果表明,注浆抬升是反复对地层劈裂-充填-再劈裂的过程,当注浆压力达到0.7～1.0 MPa时楼房即开始出现明显抬升,且单次最大抬升量为2.2～3.1 mm,这与数值分析预测结果基本吻合。所得结论有助于科学认识城市隧道及地下工程安全性控制的内涵,并可为类似工程提供一定的参考和借鉴。

浅埋大跨隧道穿越复杂建筑物安全风险分析及评估

城市隧道开挖引起的环境安全问题越来越受到人们的广泛关注,如何减小隧道暗挖施工对既有结构,尤其是既有地表建筑物的影响非常重要。与一般结构物不同,地表建筑物在结构上更具有复杂性和特殊性,对变形更敏感,破坏机制复杂,一旦发生破坏后果也更加严重。厦门机场路一期工程在浅埋、大跨及复杂地质工程条件下穿越地表密集建筑物群,建筑物的安全是决定隧道施工环境安全乃至工程顺利进行的关键。在简要分析隧道开挖对建筑物的影响机制及因素的基础上,依据本工程暗挖隧道穿越的63栋建筑物的查勘结果对其进行详细分类,而后引入模糊数学综合评判方法,总结了两大类9种主要作用因素,分别建立隶属函数并选取不同权重,对建筑物风险的不同程度用模糊语言进行评价,最终划分为5个等级,对工程施工具有一定的指导和借鉴意义。

涌水隧道支护对围岩力学性质的影响

以宜万铁路堡镇隧道为工程背景,首先对高地应力大变形段中所揭示的软弱围岩不同饱水状态下的单轴试验方案进行设计,进行单向应力状态下岩石力学性质测试,探讨饱水状态对软岩强度和峰后体积应变的影响规律;然后,根据试验结果和现场监测数据,对饱水时间1月的岩石试件进行了低围压(0.2,0.4,0.6,0.8和1.0MPa)条件下的三轴压缩试验,研究围压对软岩强度和体积应变的影响规律;最后,提出隧道二次衬砌的作用时机。研究结果表明:当堡镇隧道大变形段围岩变形量达到总变形量的70%时,适宜施作二衬。

城市隧道施工穿越建(构)筑物风险管理体系

城市隧道不可避免临近既有建(构)筑物施工,使其结构安全面临较大风险。实施系统化、科学化和规范化的环境安全风险管理,确保建(构)筑物的安全是当前需要重点研究的问题。基于城市地下工程基本力学问题与风险管理目标的分析,结合工程实践,从系统的角度出发,提出了城市隧道施工穿越建(构)筑物安全风险管理的一般程序,具体阐述了其中所包含的建(构)筑物的现状评估和安全性评价、隧道施工方案优化、施工过程控制、过程监测及工后评估和恢复等五个方面的主要工作内容,强调从技术可操作性层面上对建(构)筑物安全性进行系统性控制,由此即构建了隧道施工穿越建(构)筑物安全风险管理体系。该体系已用于指导工程实际,取得了良好效果,也期待在基础理论研究、定量化研究及操作细化等问题上进一步深化和完善。

重症心脏瓣膜病瓣膜置换术后早期住院死亡的危险因素分析

目的 分析重症心脏瓣膜病瓣膜置换术后早期住院死亡的危险因素,制定针对性的预防对策.方法 回顾性分析2011年1月-2014年12月苏州大学附属第二医院就诊并行瓣膜置换术的重症心脏瓣膜病患者共168例,男性70例,女性98例,年龄35～76岁,平均年龄（47.3±6.8）岁.所有患者依据预后分为2组,术后早期死亡即死亡组8例,治愈出院即治愈组160例.术前采用 iE33 飞利浦超声诊断仪,测量患者的左心房内径、左室舒张末内径、左室射血分数、心胸比等.手术过程测定置换瓣膜、体外循环转机时间和主动脉阻断时间.结果 所有入选者瓣膜置换术后早期住院死亡8例,死亡率为4.76%,治愈出院160例,治愈率为95.24%.死亡组体重≥70 kg、术前左心房内径≥70 mm、体外循环转机时间≥160 min及术中主动脉阻断时间≥120 min比例较治愈组升高,差异有统计学意义（P均〈0.05）.多因素分析,体重≥70 kg（OR=4.372,95%CI1.424-14.955）、术前左心房内径≥70 mm（OR=1.592,95%CI：1.224-2.142）及术中主动脉阻断时间≥120 min（OR=10.227,95%CI：3.781-28.792）是术后早期死亡的独立危险因素.结论 临床医生应重视重症心脏瓣膜病患者的体重、术前左心房内径以及术中主动脉阻断时间,降低瓣膜置换术后死亡率.

城市暗挖隧道穿越既有结构物的安全性控制

当前,我国以城市轨道交通建设为主导的城市地下空间开发已进入高潮。在城市地下工程建设中,由于城市环境复杂、线网规划密集以及建设时间的先后顺序不同,穿越和邻近既有建(构)筑物的情况不可避免。本文针对城市暗挖隧道近距离穿越不同类型既有结构物的安全影响及其控制问题进行了系统研究,明确了新建隧道-岩土体-既有结构之间的动态相互作用关系,重点分析了不同结构的应力响应、变形响应特点,进而对结构安全性响应进行了分析,并针对穿越施工高风险的特点,建立了以变形控制为核心的工程安全风险控制体系,形成了相应的控制流程和技术模式。

探究新工科背景下地下工程专业实践教学改革

基于新工科背景,探讨了当前地下工程专业实践教学存在的问题,提出了改革途径。分析认为,当前地下工程专业实践教学主要存在对实践教学重视不足、缺少实践实习经费、师资队伍力量相对薄弱、校外实习效果不佳四个问题,提出了通过提升实践教学地位、调整课程设计方案、建立校内外实习基地、灵活合理安排实习时间、引入先进信息技术、明确人才所需能力等途径,有效推动地下工程专业实践教学的改革与创新发展,为学生创造更多实践的机会与平台,锻炼学生将理论应用到工程实际的能力,从而实现学生实践能力与专业水平的有效提升。

土木工程专业推免生本硕有效衔接的实现途径

土木工程专业推免生本硕阶段的有效衔接是提高研究生人才培养质量的重要举措之一,然而目前国内部分高校对推免生本硕衔接问题认识不足,成效良莠不齐。基于现状调研,结合土木工程学科特色及推免生群体特点,探索该专业推免生本硕有效衔接的实现途径,对提高土木工程专业研究生人才培养质量以及促进高校理工科专业教育改革都具有重要的现实意义。

城市隧道开挖对地表建筑群的影响分析及其对策

城市浅埋暗挖隧道施工不可避免地扰动地层,造成地表建筑物沉降、倾斜、甚至产生裂缝,影响建筑物的安全和正常使用。分析建筑物的变形特点及其变化规律对减小城市隧道施工造成的环境影响具有重要意义。结合厦门机场路隧道下穿地表复杂建筑群的工程实践,采用现场实测统计分析、数值模拟和理论分析方法,揭示隧道施工影响下地表建筑物的变形规律、变形破坏模式,提出以差异沉降和裂缝开展为主的建筑物变形控制标准和"预警、报警及极限"的三级管理办法,建立建筑物开裂和沉降之间的关系;数值模拟预测分析浅埋大跨隧道开挖对关系工程成败的#34房屋的施工影响,优化施工方法和支护参数,提出相应的控制措施。研究结果可为机场路隧道后续施工和其他类似城市隧道、地铁等穿越工程提供一定的借鉴和参考。

浅埋大断面软岩隧道施工影响下建筑物安全性控制的试验研究

厦门机场路一期工程在大跨、浅埋及复杂地质等工程条件下穿越地表密集的建筑物群,受隧道施工影响的建筑物多达90余栋。在隧道施工过程中,既要保证新建隧道结构的安全,同时还要保证地表既有结构的安全,而后者显得更加重要。隧道施工面临着全风化花岗岩遇水软化、隧道结构整体沉降、地层大变形、建筑物差异沉降及裂缝控制等诸多难题。在对该工程特点和控制方案系统分析的基础上,为保证控制方案的可靠性,对拟拆迁的104#和105#楼房进行试验研究,通过施工过程的注浆抬升和变形监测结果,论述地层沉降、建筑物沉降及裂缝产生、发展随隧道开挖的变化规律,并提出优化洞内施工与地面注浆抬升建筑物相结合方案,控制围岩大变形和有效保护建筑物的工程措施。试验数据表明,将核心控制指标—建筑物差异沉降量控制在20 mm以内可保证建筑物的安全;地表注浆与洞内注浆相结合可实现对建筑物的抬升,并有效地减小建筑物的差异沉降并控制裂缝的发展。研究结果为机场路隧道后续穿越重点建筑物的施工提供了技术支撑和安全保障,也为今后类似工程的设计、施工和研究提供了有益的借鉴和参考。

隧道支护结构体系及其协同作用

隧道支护结构体系是围岩稳定性控制的关键,也是隧道设计的基本任务,而对支护结构之间相互作用过程和机制的系统认识则是定量化设计的基础.本文从隧道围岩结构性和支护作用的本质特征出发,提出隧道支护具有"调动"和"协助"围岩承载的基本作用,明确了二者的功能分配原则和实现方式,即分别通过超前支护的保障作用、初期支护的核心作用和二次衬砌的安全储备作用共同完成;针对围岩的正面挤出、前倾式冒落和后倾式冒落等三种超前破坏模式,分别给出了相应的超前支护方式和支护效果评价方法;提出初期支护作为隧道围岩附加载荷的主要承担者,包括锚固体系与拱架及喷射混凝土结构,分别通过"调动"和"协助"围岩实现其承载功能,且同时具有"支"与"护"的作用;阐明了二次衬砌结构作为安全储备功能的内涵,建立了二次衬砌结构的载荷分担比率与刚度匹配性、支护时机的关系,并据此给出了二次衬砌结构参数和施作时机的建议值;建立了以围岩变形量S最小和协同度ξ最优为目标,基于超前支护、初期支护和二次衬砌与围岩相互作用三阶段的协同支护优化模型,明确了支护结构体系与围岩、不同支护结构之间以及支护结构要素之间三个层次的协同关系,并提出了隧道支护结构体系协同优化设计方法.

变位分配原理在隧道穿越建筑物施工中的应用研究

厦门机场路隧道工程在浅埋、大跨及复杂地质等工程条件下穿越地表复杂的建筑物群,为了保证既有结构的安全,制定了以变位分配原理为核心的隧道施工环境安全风险管理程序.以拆迁房104#和105#试验楼为例,论述了建筑物承载能力分析方法和建筑物破坏形式,制定了建筑物安全风险控制标准,数值模拟预测了隧道施工影响下的地层和建筑物变形,并提出了超前预加固,加强支护参数,洞内跟踪注浆以及地表注浆加固建筑物等控制围岩大变形和有效保护建筑物的工程措施.现场实测数据表明,采取相应工程措施后,建筑物最大沉降量减小了30%~40%.

隧道支护结构体系协同优化设计方法及其应用

隧道支护结构体系的设计方法是隧道围岩稳定性控制的基本需求,如何确定合理的支护参数是保证隧道施工安全的关键问题。为此,首先将协同学原理引入隧道支护设计,构建了隧道围岩协同支护系统,阐明了其系统组成、研究层次及表征参数;隧道围岩协同支护的核心为充分发挥支护—围岩系统、构件和要素的工作性能,从而产生协同增强效应,其特点为时机衔接、刚度匹配和变形协调,而其目的则是以最小的支护代价实现围岩稳定,本质上为多目标优化问题;进一步以围岩变形、支护受力和支护成本为设计目标,建立了基于分组加权的目标函数隶属度表征方法,据此提出了隧道支护体系多目标协同优化设计方法。将该方法在新建京张高铁八达岭长城站大跨过渡段进行应用,较之优化前支护性能利用率更高,设计更为合理,为隧道支护结构体系的优化设计提供了一种思路。

基于现场实测数据统计的隧道围岩全过程变形规律及稳定性判据确定

隧道围岩全过程变形是认识支护与围岩相互作用演化机制的基本前提,也是围岩稳定性评价和支护设计的重要依据。在对40座隧道与地下工程围岩全过程变形进行收集和整理的基础上,系统分析了隧道围岩全过程变形及其关键节点、围岩变形速率与变形加速度分布规律与影响因素。研究表明:隧道围岩超前变形量和基本稳定变形量随施工进度呈总体增大趋势,随开挖半径呈减小趋势,而相应的位移释放率则无明显相关关系;随着围岩级别的增大,超前变形量与基本稳定变形量增大,而相应的位移释放率则反而减小;通过改进Hoek公式对深、浅埋条件下围岩全过程变形进行拟合,拟合优度在0.95以上,可为围岩损失位移的求解提供依据;隧道围岩变形速率随时间发展趋势为先增大后减小,而变形加速度则表现出"正弦曲线"特征,二者随隧道半径和施工速率变化显著。根据分析结果,指出对于不良地质条件下的大断面隧道,围岩变形速率小而变形持续时间长,此时围岩稳定性的判断应以变形加速度作为主要指标,并进一步给出了变形加速度阈值的确定方法。

隧道复合支护结构协同作用的力学特性研究

复合支护结构中初期支护和二次衬砌的作用关系是隧道支护设计的关键问题之一。本文对复合支护结构的协同作用特点进行分析,提出其协同作用的三种模式并进行解析,建立基于支护承载能力曲线的隧道复合支护结构安全性评价方法。研究表明:初期支护和二次衬砌的荷载分担比与二者相对刚度有关,同时受支护时机和空间位置等因素共同影响;复合支护结构的力学行为具有明显的空间差异性,采用非等强支护设计可提高结构整体受力性能;初期支护作为主承载结构、二次衬砌作为安全储备的通常设计理念是完全可行的;支护结构最不利位置并非位于围岩变形最大处,而应采用不同的内力组合方式通过支护承载能力曲线确定。本文计算方法成功应用于贺街隧道,研究成果可为支护结构体系的定量设计和准确检算提供理论依据。

深基坑十字交叉换乘既有地铁车站变形特性分析

基于新建天津地铁5号线与既有地铁1号线十字换乘车站——下瓦房站的现场实测数据,研究深基坑开挖与既有车站十字相交时,基坑围护结构、墙后地表和既有车站的变形规律.研究结果表明:围护结构最大水平位移约0.064%H(H为基坑开挖深度),位于地表下约0.63 H.墙后地表最大沉降约0.025%H,位于墙后约0.71 H,沉降槽影响范围约为2 H.墙后地表最大沉降与围护结构最大水平位移的比值介于0.38~1.04之间,平均约为0.77.与基坑开挖方向交叉的既有地铁车站竖向上浮,水平方向外凸,以水平变形为主.既有车站周围止水加固和加固墙后软弱土层可显著减小既有结构变形.

深基坑内撑式支护结构综合刚度研究

基于Clough系统刚度,提出一种可综合考虑内撑式基坑围护墙、内支撑和墙后土体刚度的支护体系综合刚度表达式,以较好地预测基坑变形。将Clough支护刚度、Bolton支护刚度和文中综合支护刚度应用于天津地铁6号线22个基坑工程469个围护墙测斜案例中,结果表明,基坑围护结构最大变形随着无量纲综合支护体系刚度(η?)的增大而减小,当η?增大到一定值后,其变形值趋于恒定。进一步分析土体不排水抗剪强度调动率,得到天津地铁6号线地铁基坑墙后土体调动率不大于0.6,远小于上限值0.8,说明天津地铁基坑建设具有足够的安全储备。研究成果可为同类工程经济性和安全性设计提供借鉴。