环端面不平整条件下衬砌管片抗剪承载特性研究

在衬砌管片拼装过程中难免出现环端面不平整(或环缝间垫片局部脱空)的情形,进而在顶推力作用下管片容易产生局部开裂破损,严重时甚至危及衬砌结构安全。鉴于此,以衬砌管片抗剪原型试验为基础,在ABAQUS数值分析平台上建立P2型标准块管片的精细化模型,管片上部设置千斤顶靴板,底部设置垫片并使右侧垫片脱空。在靴板上逐级施加均布荷载,以分析局部脱空情况下衬砌管片在逐级顶推力作用下的力学响应,探讨环端面不平整条件下衬砌管片的裂缝发展过程及抗剪承载特性。数值模拟结果表明:顶推力加载至850 kN,管片脱空端竖向位移达到2 mm,管片内弧面上部出现第1道裂缝,内置钢筋仍处于弹性阶段;加载至1120 kN,脱空端竖向位移达到6 mm,内弧面上出现2道新裂缝,同时第1道裂缝进一步扩展形成内外贯穿性裂缝,即管片裂缝发展过程大致为内弧面→上环端面→外弧面,且裂缝附近上层纵向钢筋达到屈服强度;考虑到内外贯穿裂缝给衬砌管片带来较大渗漏水隐患,认为P2型标准块管片的抗剪承载力(即屈服荷载)约为1120 kN。将数值模拟结果与原型试验结果进行对比,二者所得管片裂缝分布与扩展规律大致一致,抗剪承载力基本相符,验证了数值模拟结果的可靠性。研究成果可为盾构隧道的衬砌设计与掘进施工提供参考依据。

饱和砂土液化Finn模型的关键参数

以闽江中细砂层为对象,开展三因素三水平正交设计的小型振动台试验,定性探讨闽江砂土液化特性;同时基于Finn模型,在FLAC3D数值平台上对典型试验过程开展动力时程数值模拟。结果表明:Finn模型可有效模拟地震动作用下饱和砂土孔压的增长与有效应力的降低,能较为准确地反映饱和砂土的液化效应,Finn模型中的关键参数C_(1)、C_(2)对计算结果影响显著。以超孔压比峰值及超孔压比稳定值为指标,通过大量数值模拟结果与试验结果的对比,对上述关键参数进行标定,建议闽江饱和砂土液化Finn模型的关键参数取值为C_(1)=1.30、C_(2)=0.31。饱和砂土激振过程中呈现出轻微剪胀趋势,大致与液化现象同步出现。

沿江地铁盾构隧道掘进施工的地层扰动效应研究

盾构隧道掘进施工的地层扰动效应及其周边环境影响,一直是学界和业界关注的热点问题。依托福州地铁5号线农洪区间隧道工程,考虑刀盘顶推力、刀盘摩阻力、盾壳摩擦力和同步注浆压力,对其掘进施工过程展开精细化数值模拟,分析沿江不对称地形条件下盾构隧道掘进施工的地层扰动效应。研究结果表明:地表沉降沿进深方向整体呈S形,沿横断面方向呈沿江侧大于背江侧的不对称分布(偏度系数为-0.257);掌子面后方地表沉降基本稳定时,隧道轴线处的最大地表沉降为11.7 mm;受同步注浆影响,隧道两侧土体均发生远离轴线方向的水平位移,且沿江侧略大于背江侧,其最大水平位移为14.6 mm。实测地表沉降数据与数值模拟结果较为吻合,同时引入沉降槽宽度修正系数α,提出沿江不对称地形条件下的修正Peck公式,可为类似条件下的盾构隧道施工提供借鉴。

复合地层下穿高铁超大矩形盾构隧道开挖面的极限支护力

为了保证超大矩形盾构隧道开挖面的稳定性,依托某超大矩形盾构隧道工程,采用理论分析、数值模拟和现场监测方法对复合地层下穿高铁超大矩形盾构隧道开挖面的极限支护力进行了研究,提出了复合地层下穿高铁超大矩形盾构隧道开挖面临界破坏模式,并基于极限平衡理论推导了极限支护力计算方法。数值模拟和现场监测结果表明:提出的极限支护力计算方法与数值模拟和现场监测的误差分别在10.40%~18.30%和11.19%~16.85%区间,说明极限支护力公式安全可靠,可应用至实际工程中。研究结果可为类似工程开挖面稳定性控制提供参考。

地形不对称条件下盾构隧道掘进施工的地表沉降特性

为解决盾构隧道掘进施工的地层扰动效应及其周边环境影响问题,依托福州地铁5号线农洪区间隧道工程,考虑刀盘顶推力、刀盘摩阻力、盾壳摩擦力和同步注浆压力,对其掘进施工过程展开精细化数值模拟,并与实测地表沉降结果进行对比分析.进一步地,引入宽度修正系数α,提出沿江不对称地形条件下的修正Peck公式;同时开展16种不同地形条件下的数值模拟,探讨岸坡距离与拱顶埋深对地表沉降特性的影响.结果表明:最大地表沉降S_(max)和宽度修正系数α,均随着岸坡距离和拱顶埋深的增大,呈近似线性的负相关趋势.上述研究可为类似条件下的盾构隧道施工提供借鉴.

沿江地铁车站基坑支护结构的设计与实测研究

沿江地铁车站基坑两侧地形不对称,存在较为明显的偏压效应,对围护结构受力性状产生较大影响。以福州地铁5号线农林大学站基坑工程为依托,利用FLAC^(3D)平台对其开挖与支护全过程进行数值模拟,探讨基坑支护结构的整体偏移规律及基坑两侧围护墙背土压力分布规律。数值模拟结果表明,地形不对称导致的偏压荷载,使得支护结构整体向闽江一侧发生偏移,其最大偏移量可达27mm。相应地,基坑两侧围护墙背土压力存在明显差异,尤其是基坑中下部区域,靠山侧土压力整体比沿江侧偏大30%~50%。同时,施工期间围护墙水平位移和支撑轴力的实测数据,也验证了上述支护结构的施工力学特性。若将第3道支撑改为常规钢支撑,围护墙整体偏移量和倾覆角度明显增大,可见混凝土支撑能有效增强支护结构的整体性,尤其在依山沿江不对称地层条件下是十分必要的。

海底沉管隧道关键技术设计与分析

研究目的:沉管法是水下隧道修建的一种先进方法,其设计需考虑结构、施工工艺、水文地质条件、运营等众多因素的影响。结合沈家门港海底沉管隧道工程设计,对其几个关键技术进行了分析研究,以指导设计。研究结论:通过对隧道水文条件、沉管结构及管段沉放水流阻力、GINA橡胶止水带选型计算、工程耐久性设计措施等方面的分析研究,解决了该隧道的几个关键技术问题,并指导完成了隧道设计,取得了较好的效果,为海底沉管隧道设计积累参考经验。

南京长江隧道盾构始发井结构分析

南京长江隧道盾构始发井基坑深22.95 m,平面尺寸为44.9 m×22.6 m,为超大深基坑。该基坑采用地下连续墙、混凝土支撑与钢支撑组合支护方案,连续墙与结构侧墙采用叠合墙结构,其结构体系复杂、工况多、空间效应明显。合理的结构分析方法是始发井设计成功的关键,通过结构分析研究以指导完成设计。采用弹性支点杆系有限元法、荷载-结构二维均质弹簧有限元法、荷载-结构三维有限元法来分析盾构始发井的围护墙、支护结构体系和主体结构,解决始发井结构分析方法问题,并指导完成了南京长江隧道盾构始发井结构设计。

沈家门港海底沉管隧道设计介绍

沉管法是修建水下隧道的一种先进施工方法,其设计需考虑结构、施工工艺、水文地质条件、运营等众多因素的影响。针对隧道工程和水文地质、沉管结构、管段沉放水流阻力等条件,以及系缆柱、接头防水、最终接头、工程耐久性等措施,对沈家门港海底沉管隧道工程的设计进行了分析。分析结果表明:沉管管段既要满足结构力学要求,又要满足施工中起浮运输及运营期抗浮、稳定性、耐久性要求,综合考虑各种因素才能设计出符合要求的沉管隧道结构。

温州市域铁路S2线瓯江北口隧道方案研究

研究目的:水底隧道作为铁路、公路等交通通道跨越大江、大河的重要方式之一,目前已广泛应用。本文以温州市域铁路S2线瓯江北口水底隧道工程为例,对影响隧道选址的地质条件、沿线控制点、两岸接线条件、隧道运营安全等因素进行综合研究,合理选取隧址方案,同时针对本项目的特点,合理选取隧道结构断面和防灾救援方案,可为类似水底隧道工程提供参考借鉴。研究结论:(1)研究比选了上、下游线位方案在工程地质、施工难度、运营期安全、沿线控制点及接线条件等方面的差异,推荐地质条件较好、施工难度较小、运营期沉降较小、对周边规划影响小的下游线位方案,其避开了隧底淤泥层、防洪堤基桩、岸上重要建筑物;(2)分析了国内外水底铁路隧道疏散通道布置方式,结合本工程特点,研究采用专用纵向疏散通道+增设中墙设置横向联络通道的组合方式;(3)分析了隧底软硬不均地层和深厚软土厚度变化大引起的不均匀沉降对结构的不利影响,推荐盾构隧道采用双层衬砌结构;(4)根据运营与现场条件,盾构隧道内设置排烟道,并结合疏散通道布置,比选"单洞双线无中隔墙+底部疏散通道"、"单洞双线+中隔墙"和"双洞双线"等隧道断面方案,推荐采用"单洞双线+中隔墙"断面方案,其运营安全性高;(5)重点分析了隧道防灾通风排烟,采用纵向通风烟道排烟方式,火灾救援时保证安全通道正压值30 Pa,并控制隧道内烟雾排放方向,确保人员疏散;(6)本研究成果对修建深厚软土地层水底隧道工程具有借鉴和参考意义。

列车荷载作用下深厚饱和软土盾构隧道沉降分析

软土地层盾构隧道运营期沉降一直是工程界关注的重点问题。结合工程实例,采用不排水循环累积变形理论、循环三轴试验参数和简化动力有限元及分层总和法,分析深厚软土地层盾构隧道在运营期列车荷载作用下沉降响应。分析成果表明,隧道埋深越浅、隧底软土地层越厚,则运营期沉降越大;就沉降速率来看,隧道在运营期最大沉降速率将在隧道运营后的初期出现,且地层越差,沉降量越大,沉降速率越小,沉降稳定时间越长;采取一定沉降控制措施后,深厚软土地层盾构隧道在运营期列车循环荷载作用下的沉降是可控的。针对本项目的特点,结合分析成果,合理确定深厚软土地层盾构隧道沉降控制措施。

深厚软土明挖隧道基底标高变异及其控制措施研究

深厚软土地层明挖隧道开挖基底隆起和回筑加载后隧道沉降一直是工程界关注的重点问题。文章以温州市域铁路隧道工程为例,对深厚软土地层明挖隧道基底开挖隆起和回筑回填加载后的沉降问题进行了研究。基于分层总和法,采用回弹模量法和复合模量法分别研究了基坑开挖卸载后的基底隆起值和复合地基隧道回筑填土加载后的沉降值,并对不同工况下的基底隆起值和隧道沉降值进行了对比分析。结果表明,深厚软土地层采用复合地基处理后,明挖隧道基底隆起和运营期隧道沉降是可控的,复合地基处理可以达到减少竖向变形、增大地基强度的目的。结合该工程特点,采取了合适的隧道沉降控制措施,可为类似明挖隧道工程施工提供参考。

海底沉管隧道的防水设计

以沈家门港海底隧道为例,介绍了海底沉管管段采用高性能混凝土、结构构造措施(施工缝、后浇带防水设计)达到混凝土结构自防水的目的;在管段接头处采用GINA橡胶止水带、OMEGA橡胶止水带构成可靠的两道柔性接头防水;在结构顶板和侧墙外涂刷一薄层防水涂层,形成一道能适应微小变形以及抵抗酸碱介质的侵蚀而达到防水防腐的要求的防水技术。

复合地层下穿高铁矩形顶管盾构隧道的施工稳定性

为保证矩形顶管盾构隧道下穿高铁近接施工的稳定性,以某火车站东侧地下通道工程为例,采用ABAQUS有限元分析软件建立了复合地层下穿高铁矩形顶管盾构隧道近接施工的精细化计算模型,分析了硬岩比、埋深因子和管节因子对复合地层顶管盾构隧道近接下穿施工时地表位移、轨道变形、管节收敛和安全系数的影响。结果表明:随着复合地层硬岩比的增加、埋深因子的减小和管节因子的增加,矩形顶管盾构隧道施工时的地层位移极值、地表沉降、上覆高铁轨道变形和管节收敛逐渐减小,管节安全系数逐渐增加,复合地层矩形顶管盾构隧道的施工稳定性提升。研究结果可为类似工程施工提供参考。

钱江隧道盾构始发井结构分析

钱江隧道盾构始发井基坑深28.25m,平面尺寸为48.9m×25.4m,采用地下连续墙、混凝土与钢支撑组合支护方案,连续墙与结构侧墙采用叠合墙结构。文中根据围护墙、支撑、围檩支护结构体系和主体结构的受力工况特性,介绍了设计中所采取的不同的结构分析方法,以及预期的设计目标,为类似盾构始发井设计提供参考经验。

排水固结法在高速公路软土路基中的应用分析

基于太沙基固结理论，详细介绍了排水固结法处理软土路基的工作机理及适用条件，提出了在逐渐加荷条件下的地基固结度和软土路基固结沉降量的计算方法。

软基地段斜坡桥30m T梁的架设技术

详细介绍采用六四式军用梁组拼的宽巷式双导梁简易架桥机在软土路基地段 ,利用已架好的主桥铺设一侧导梁走道和运输通道 ,另侧导梁走道铺设在正架设的匝道桥上 ,成功架设相邻的斜坡匝道桥 30 m

甬台温铁路前黄隧道下穿高速公路设计

结合软弱围岩隧道工程地质和支护设计特点,应用有限元数值分析,并根据爆破安全性评价,为沿海通道甬台温铁路前黄隧道下穿甬台温高速公路的设计方案提供依据。

基于极上限分析的临水深基坑围护结构主动土压力计算

沿江临河修建的深基坑中,临水岸坡与基坑围护结构构成了有限宽度土体,其土压力计算方法与常规模式有较大不同。基于极上限分析法,运用改进多线段滑裂面生成技术,推导非均质临水深基坑围护结构主动土压力的上限解;并在均质土条件下,与传统直线或对数螺线滑裂面假定的计算结果进行对比验证。将上述计算方法运用于福州地铁5号线农林大学站基坑工程实例,认为围护结构主动土压力随水位的上升近似呈线性增大,随坡坑宽高比增大呈先快速增长后趋于稳定的趋势;当坡坑宽高比大于0.7时,主动土压力开始趋于稳定,说明滑裂面由模式Ⅰ(相交于坡面)过渡到模式Ⅱ(相交于坡顶)。进一步地,基于支撑刚度折减的数值模拟结果表明,临江侧土体滑裂面形态、围护结构主动土压力及合力作用点位置与理论计算结果较为吻合。上述研究成果可为临水深基坑围护结构的科学设计提供参考借鉴。

港珠澳大桥沉管隧道基础处理方案沉降分析

沉管隧道的地基稳定、基础沉浮问题与一般地面建筑的情况截然不同，其基础处理的目的是解决基槽开挖作业所造成的槽底不平整问题，保证隧道在施工、使用阶段变形稳定性。叙述了目前国内外沉管隧道常用的基础处理方法，详细讨论了压砂法的机理。介绍了港珠澳大桥沉管隧道，对沉管隧道基础压砂方案做数值模拟分析。