S形空间曲线顶管开挖引起的地表沉降计算——以宁波市潘桥变电站迁建工程为例

为研究S形空间曲线顶管隧道施工引起的地表沉降规律,基于Mindlin弹性力学解和随机介质理论,构建S形空间曲线顶管施工引起的地表沉降计算模型,获得顶管施工各参数和空间曲线段施工地层损失引起的沉降规律,并与宁波市潘桥变电站顶管隧道工程地表沉降实测值进行对比验证。研究结果表明:1)考虑顶管施工引起的附加荷载、水平与竖向超挖间隙等因素所构建的S形空间曲线顶管施工引起的地表沉降计算方法,理论计算值与实测值吻合较好,能够对地表沉降进行较为准确的预测;2)空间曲线顶管施工引起的地表沉降槽不以顶管中心轴线对称,在顶管机头无超挖刀参与掘进的情况下,最大沉降值向弯道外侧偏移,且顶管机平面转弯产生的超挖间隙对沉降槽偏移影响最大;3)在S形空间曲线顶进时,地层损失是造成地表沉降的主要原因,应严格控制注浆参数,理论注浆量应包括环形空隙与超挖间隙注浆量体积之和。

空间曲线顶管施工引起地表沉降的数值分析

为避开地下障碍物,顶管隧道被迫设计为曲线.无超挖刀的曲线顶管施工对土体产生的扰动的机理较直线顶管更为复杂,其沉降规律尚未明确.为此,以宁波市潘桥电力隧道工程为研究对象,采用数值模拟的方法,对顶管在空间曲线段施工产生的沉降规律进行分析.结果表明:无超挖刀参与的曲线顶管施工,产生的地表横向沉降最大值偏移至曲线外侧;对土体纵向变形扰动影响最大的区域为距离顶管机2.5倍洞径内.

新型改性水泥-水玻璃复合注浆材料加固砂卵石地层研究

为保证砂卵石地层超浅埋暗挖下穿某城市快速路施工安全,通过试验自主研发改性水泥-水玻璃注浆材料,选择合适的浆液进行预加固,并添加缓凝剂和硫酸铜改善水泥-水玻璃注浆材料的性能。结果表明,缓凝剂的添加使得凝胶时间可控;硫酸铜的添加改善了结石体与混凝土或岩体界面的状况,使得抗压强度显著提高;钢渣微粉的添加提高结石体的致密性,抗渗性能提高。现场施工表明,自主研发的改性水泥-水玻璃注浆材料对砂卵石地层超浅埋暗挖施工效果良好,保证了施工的安全。

松散层注浆采煤覆岩的双参数Pasternak地基梁模型

为获得松散煤层注浆后上覆岩层的移动规律,采用Pasternak双参数法,建立采煤覆岩的弹性地基梁模型,推导岩梁挠度和内力计算公式,分析注浆材料参数对地基梁结构变形和内力的影响。结果表明,地基反力系数是影响结构变形和内力的关键因素。随着地基竖向反力系数的增大,岩梁内力和变形减小,衰减幅度逐渐减弱。双参数Pasternak法计算结果与有限元法计算结果吻合较好,与广义Winkler法相比,更接近于现场实测值。该结果为松散煤层注浆加固工艺中的覆岩移动理论研究提供了参考。

S型空间曲线圆形顶管管道应力分析——以宁波市电力隧道顶管工程为例

为探索顶管在S型曲线顶进过程中管道结构荷载变化,以宁波电力顶管隧道工程为背景,结合施工参数对管道环向、纵向钢筋应力和管土接触应力的影响进行实测分析,建立三维数值模拟进行对比,同时采用多工况模拟进行拓展分析。分析结果表明:1)环向钢筋应力分布不均匀且受转弯影响较小,受注浆压力影响较大,管顶和管底外侧受拉、内侧受压,管腰则相反;纵向钢筋应力主要受顶力影响,在S型曲线上管腰应力交替波动,管底内外侧均受拉,其余部位外侧受拉、内侧受压。2)顶管转向产生不均匀的管土间隙,使注浆压力不均匀,纠偏使管道处于泥浆套的右下方,实测管土接触应力大小为管道左侧>管顶≈管底>管道右侧,模拟管土接触应力与实测数据有着相似的变化趋势,应力分布不均匀,且管顶与管底受转弯影响较小,管腰受转弯影响较大。3)拓展模拟得出,管道埋深和坡度较大时,管顶和管底管壁应力变化尤为显著;适当增加注浆压力,可缓解管壁应力不对称、不均匀现象;水平纠偏时纠偏程度不宜过大,避免产生管道应力集中的现象;增大顶力不能使应力重分布,且纵向应力增加不大。

泡沫剂性能检测装置研制及性能研究

随着城市轨道交通建设的迅猛发展,盾构法已成为地下隧道修建的主要工法,泡沫剂是盾构施工中渣土改良的主要材料。笔者研制了1套用于室内检测泡沫剂性能的试验装置,研究了泡沫剂的半衰期、发泡倍率、表面张力等性能,并将自制的BJSZ泡沫剂和市场上的通用泡沫剂进行对比,从而对泡沫剂的性能优劣做出了判断,为土压平衡盾构施工中泡沫剂的选择提供了一定的参考依据。

复合地层盾构机刀盘设计及刀具磨损分析

城市地铁建设对土压平衡盾构机的需求与日俱增,盾构机刀盘的设计、刀具的选择与布置对掘进的连续进行至关重要。在卵石、砾岩、泥岩复合地层中进行盾构掘进时,刀盘的设计与刀具的磨损控制一直是施工人员面临的难题。以北京地铁16号线玉渊潭东门站-木樨地站盾构区间工程为依托,介绍了盾构机刀盘设计、刀具选择及布置方案,通过对盾构接收后刀具磨损、更换的统计及分析,得出在卵石、砾岩、泥岩复合地层条件下该刀盘的刀具磨损规律,并分析其优缺点,对刀具的选型提出了优化建议。

新型装配式围挡结构设计及工程应用

目前市政工程的施工围挡一般为砖砌围挡和传统简易围挡,不仅功能形式单一,而且耗材量较大,循环利用率低,施工噪声大。因此,提出了用新型装配式围捧作为施工场地围挡,并通过数值模拟验证了该围挡结构的安全性和抗风稳定性,对比了有钢支撑和无钢支撑时的结构稳定性。该新型装配式围挡的成功应用,充分体现出了安全隔离作用,同时具有美观、轻便、成本低、迁移快及可重复使用的特点。

大直径空间C型曲线隧道顶管受力特性研究

以电力隧道为研究背景,采用现场实测的方法对大直径、长距离、空间C形曲线段隧道顶管顶进时管道受力特性进行研究分析。结果表明:管节在形成管-浆全接触的状态下,总推力与累计顶进距离关系不大,覆土深度对管壁接触压力有影响,但注浆压力占主导因素;环向钢筋应力以受压为主,管节内侧为压应力、外侧为拉应力,管节两端口直径缩小,呈现出“椭球状”;顶管横剖面上纵向钢筋正应力呈现出左部和上部受压、右部和底部受拉的应力状态,管节发生挠曲变形,管节中端向右凸出。因此,应合理布设钢筋并增大钢筋中的预应力,优化管道设计,提高管道性能,提高经济效益。

小转弯半径盾构隧道施工引起的地层变形特征

依托某小转弯半径盾构隧道工程,通过现场实测分析和数值模拟的方法,研究小转弯半径盾构隧道施工引起的地层变形特征及隧道埋深对地层变形的影响规律。研究结果表明:实测数据和模拟结果基本吻合;土仓压力不变时,隧道埋深越浅,地表变形越小;超挖使曲线内侧地表变形更大,同时造成沉降槽中心线向超挖侧发生偏移;曲线内外两侧地层水平变形特征与直线型隧道显著不同,曲线内侧地层受扰动更严重,应引起足够重视;隧道埋深对曲线内外两侧地层水平变形影响规律不同:隧道埋深越浅,曲线内侧地层水平变形越大,曲线外侧地层水平变形越小。

土壤固化改良成套技术

2020年9月,我国向世界宣布了2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标,2020年底召开的中央经济工作会议,提出将“做好碳达峰、碳中和工作”作为2021年重点任务。在“双碳”目标下,低碳化已是大势所趋。由于建设行业特殊性,建筑领域的减碳,已成为我国实现碳达峰、碳中和目标的关键环节。当前,对于建筑业全行业而言,如何在生态文明框架中理解“碳达峰”“碳中和”、如何在“双碳”目标下加快转型升级步伐,抓住新机遇,实现高质量发展,是必须面对的新课题。