深大竖井开挖稳定性数值模拟分析

依托芷铜高速椿木山隧道通风竖井工程,针对竖井施工对围岩造成的扰动影响以及初期支护受力情况进行数值模拟分析,探明了竖井开挖中围岩最危险区以及初期支护参数的合理性,并根据分析结果提出相应的加固或处理措施。结果表明:竖井施工对围岩造成的扰动较小,围岩不会出现明显的塑性区,揭示了在开挖并施作初期支护后,围岩具有一定的稳定性;随着开挖深度的加大,岩体最大应力也在增大,在竖井底部达到最大值3.36 MPa,地表沉降曲线呈现出明显的V形特征,中间沉降量大,越远离中部开挖区,沉降量越小;不同性质的围岩过渡区会出现应力突变,在实际操作中应加强围岩过渡区的支护与监测频率。

高水头条件下超深竖井渗透特性及防渗技术研究

富水地区超深竖井防渗是地连墙施工中的一个技术难题。公明检修排水竖井位于富水地区,采用“圆形地连墙+钢筋混凝土内衬墙”的支护形式,圆形地连墙成槽深度80m,竖井直径34.9m,开挖深度77m,开挖深度内强透水性砂层厚度大、基岩裂隙发育,开挖施工过程中存在涌水、涌砂及井壁坍塌等问题。基于以上问题,文章详细分析了圆形地连墙槽段渗透特性,认为圆形地连墙两槽段间接缝是渗漏的主要部位,同时第四系砂性土与基岩中裂隙为主要的导水通道,需对地连墙全段进行防渗处理。根据地连墙渗透特性提出了一套“高压旋喷桩帷幕墙防渗、泥浆循环系统防渗、地连墙接缝注浆及墙趾帷幕墙防渗、内衬接缝注浆及地连墙-内衬接触面注浆竖井防渗”处理系统,保证了公明检修排水竖井的安全施工,同时也为类似工程的防渗设计提供了参考。

上软下硬地层中大直径竖井机械化施工方法

针对上软下硬地层中大直径竖井机械化建造困难的问题,以深圳大坪区间2标段2#工作井为背景,提出一种适用于上软下硬地层的大直径竖井机械化施工方法。该方法在软岩段采用CJM沉井掘进机进行施工,在软硬交界段进行工法转换,在硬岩段采用机械破岩方式施工。本文对前述大直径竖井机械化施工方法的施工流程、关键施工技术进行详细研究,并对其预制拼装竖井结构设计理论进行研究,提出一种大直径竖井装配式井筒结构设计方案,最后对大直径竖井机械化施工过程中井筒结构内力和周围地层影响进行研究,结果表明该方法对竖井周围地层影响较小,井筒结构受力最不利位置位于土岩交界面以上附近位置。

已运营地铁隧道盾构管片破损的竖井永久修复技术

[目的]某地铁运营区间盾构隧道在地表降水井钻孔施工中,隧道管片被钻穿,导致破损,引发突水灾害,造成地铁停运。对此,需针对已运营地铁隧道内盾构管片破损的情况研究永久修复技术。[方法]针对该区间内砂卵石、泥岩地层稳定的特点,提出明挖竖井修复破损管片的技术,并详细阐述了管片破损竖井修复施工工艺。建立有限元模型,对降水、竖井开挖、管片修补、竖井回填等不同施工阶段管片破损位置的应力变化进行了研究。[结果及结论]管片破损位置修复后的压应力最小为0.732 MPa,随着竖井的回填,修复部位边缘处和中心处的应力开始逐渐增加,最终边缘处应力稳定在2.124 MPa左右,中心处应力稳定在0.732 MPa左右。满足安全性要求,表明该修复技术是可靠的。

反井钻机在蒙华铁路集义隧道竖井施工中的应用

蒙华铁路集义隧道全长为15417 m,属于高瓦斯隧道,共布置了4条通风竖井。该隧道采取反井法施工竖井,并结合具体工程情况,使用正循环潜孔锤技术进行导孔施工,反井钻机进行扩孔施工,在安装井架后采取锚网喷支护,最终形成了直径为2.0 m的竖井。实践表明,竖井施工后的偏斜角度较小,4号竖井施工效果良好,其偏斜率不超过0.2%,此次项目施工效率高,是中国现阶段反井法一次成井深度最大的施工实践。

我国最深高速公路竖井开挖取得重大进展

2023年12月28日,在建世界最长高速公路隧道——中国交建新疆乌尉高速公路天山胜利隧道进口端传来喜讯:随着2号竖井响起震耳的爆破声,乌尉土建第五标段2-2井身开挖顺利完成。这是目前国内在建高速公路中最深的通风竖井,井深704 m,相当于南京长江大桥主塔高度的2倍。G0711乌尉高速公路是乌鲁木齐至若羌高速公路的组成部分,是新疆跨越天山连接南北疆的交通干线。

装配式波纹板在深大竖井支护中的应用研究

波纹板结构相比钢筋混凝土结构力学、耐久性能更好,且施工工期更短,将其应用深大竖井的支护领域具有一定的理论意义和工程价值。以大亮山公路隧道通风竖井工程为依托,采用数值模拟结合现场监测的方法,对波纹板支护结构和传统钢筋混凝土支护结构的受力及变形特征进行对比分析,并将两种支护情况对地表沉降的影响进行对比。研究结果表明:装配式波纹板支护结构有较好的受力特性,同时也具备很大的抗弯承载能力,能充分发挥围岩的自稳作用,对地表沉降的控制效果也更好;建议采用在首环波纹板施工前增加混凝土加强环的支护结构方式。

复杂环境条件下深大竖井开挖施工技术应用与管理

竖井开挖是地下工程施工的关键环节,也是水电站建设工期的控制因素之一。施工时通过分析对比合理选择最优施工方案,并通过组织、安全、技术、资源、信息和进度等多个方面加强施工管理,不仅有利于加快施工进度,降低施工强度,改善作业环境,施工安全可靠,提高施工精度和保证施工质量,而且还具有良好的社会效益和经济效益。针对复杂环境下深大竖井施工爆破法和非爆破法的运用与实践进行分析、对比和总结,对竖井施工方法决策提供更多参考和依据。

浅谈高海拔双闸室薄壁竖井开挖支护施工技术

为解决拉哇水电站双竖井作业空间小、垂直高度大、开挖尺寸多、竖井之间岩体厚度小、高海拔、环境复杂、安全系数要求高等难点,施工过程中通过采用合理机械化技术与优化后的传统工艺融合的方法,优化爆破设计,形成并总结了超深竖井开挖支护施工技术,保证了高海拔地区双闸室薄壁竖井快速、安全、优质、高效施工,为后续传统水电站、抽水蓄能电站、隧道交通、矿山施工等多个领域,类似竖井开挖支护工程提供重要的参考,具有广泛的利用价值及应用前景。

竖井群开挖及顶管施工对运营地铁区间隧道的影响分析

为研究竖井群开挖及顶管施工叠加效应对运营地铁区间隧道的影响,以临近某地铁盾构区间隧道及出入场线隧道竖井群开挖及顶管施工为例,采用有限元进行数值分析,研究竖井群开挖及顶管施工对隧道拱顶和隧底的竖向和水平位移影响。结果表明,在隧道离竖井群小于1倍盾构直径时,隧道结构竖向均呈现隆起变形状态,竖向位移主要受竖井群开挖造成的土体损失和土体回弹影响;在隧道离竖井群在1~2倍盾构直径时,隧道结构竖向也处于隆起状态,竖向位移主要受竖井群开挖造成的土体损失和土体回弹影响,最大隆起值小于隧道距竖井群小于1倍盾构直径时的位移值;在隧道离竖井群大于3倍盾构直径时,竖向位移主要受竖井群开挖造成的土体损失影响,隧道结构周围岩层在水平上处于卸荷状态,隧道结构拱顶沉降,隧底隆起;隧道水平位移由于顶管直径相比竖井直径较小,所以水平位移主要由竖井群施工控制。

基于SAM工法的超深竖井水下封底关键技术

南京某竖井项目采用了机械掘进悬吊拼装竖井施工工法(SAM工法),基于该工艺的竖井,具有开挖深度深、须为水下封底形式的特点。文章计算了封底混凝土扩散半径及首封混凝土量,从清底、封底平台安装、导管选用、水下混凝土浇筑等环节出发,总结了封底流程及关键技术,以供参考。

圆形吊脚墙支护设计参数对内力和变形的影响

为了充分利用土岩组合地层中下伏的花岗岩坚硬特性,节约施工成本和缩短施工周期,采用均匀试验方法设计不同的分节开挖高度、锚索/锚筋桩倾角、地连墙前平台预留宽度和地连墙墙体嵌固深度,再通过有限元模拟软件ABAQUS建立二维弹塑性有限元数值模型,对不同试验方案的计算结果进行对比分析。研究结果表明:基坑分节开挖高度和地连墙墙体的嵌岩深度对深大圆形竖井吊脚墙支护结构的内力和变形影响显著。研究结果可为该类型的地连墙支护结构设计提供参考。

楔刀不同加载速率条件下细砂岩裂纹扩展研究

为提高西部竖井钻井法楔齿滚刀钻进细砂岩的破岩效率,开展西部弱胶结砂岩XRD与SEM试验,微观结构验证PFC2D模拟试验细观参数标定结果,探讨不同加载速度工况下弱胶结砂岩拉、剪裂纹形成,破岩阻力变化及破岩机理、破岩效率。研究结果表明:胶结物是加卸载段生成的微宏观裂纹萌生、扩展的通道,贯入速率超过0.01 m/min以上,将导致更大的动力效应、更大的应力集中(楔刀贯入)和应力波(密实核应力膨胀)传播,岩石内部的应力集中区域扩展,产生部分无效裂纹。贯入速率0.02 m/min平均贯入力是贯入速率0.01 m/min平均贯入力的1.64倍;贯入速率为0.01 m/min时取得最小胶结破坏比能耗,与可可盖矿中央回风立井施工现场钻进速率非常吻合。研究结果可为西部弱胶结砂岩楔齿滚刀破岩提供参考。

基于DDA方法的排碴井筒堵塞概率分析

依托某公路隧道的超大直径通风竖井工程,针对通风竖井施工中心小直径井筒排碴存在极大堵塞风险、严重影响建设工期的问题,考虑到井筒落石属于非连续变形动力学过程,因此,采用非连续变形分析(DDA)方法,通过对井筒落石进行数值建模,以球体作为基本块体单元,基于捆绑算法将球颗粒捆绑成相应形状块体,模拟块体运动过程中的碰撞、摩擦等,开展了针对性的小直径井筒落石堵塞概率分析。数值模拟结果表明,为避免小直径排碴井筒发生堵塞现象,应严格控制抛入排碴井筒的岩块尺寸与块度;钻爆法施工的小直径排碴井筒超欠挖现象越严重,井筒堵塞概率越大。模拟结果较为真实地反映了排碴井工况的工程实际。

竖井正井法与反井扩挖法施工适应性分析

工程施工随着施工工艺、机械化、智能化技术不断发展,竖井施工主要包括正井法与反井扩挖法以及竖向掘进机法,不同的施工工艺、环境和方案对其影响较大。基于此,文章从竖井正井法与反井扩挖法施工工艺出发,对比分析不同工况下竖井正井法与反井扩挖法施工适应性与优缺点,并对两种施工工艺进行探讨,对不同工况下正井法与反井扩挖法施工过程中方案、技术及风险管控措施进行优化,确保竖井正反井施工安全、快速。

粉砂土地层顶管推进过程中竖井结构受力与变形规律研究

顶管法因具有占地面积小,施工速度快等优点在城市地下管线建设中得到了越来越多的应用。顶管工作井的受力状态是顶管施工中重点关注的问题。因此结合顶管工程实际案例,利用ABAQUS有限元分析软件建立了顶管施工竖井结构三维数值分析模型;重点研究了顶管竖井开挖、支护和顶管顶进施工过程中竖井结构变形和场地土层变形规律。研究结果表明:顶管竖井开挖变形过程中周边土体和竖井结构主要产生基坑内侧变形;顶管顶进过程中引起的竖井结构变形和周边场地土层变形都在安全可控范围内。研究成果可为相关项目工程案例的施工提供有利的参考。

浅埋小净距隧道爆破对地面及邻近隧道振动频率的影响

为分析浅埋小净距隧道爆破开挖对地表及邻近隧道的影响,开展现场爆破振动监测试验,得到各典型爆破段爆破引起的地表及已开挖隧道迎爆侧的振动频率传播规律。结果表明:地表及邻近隧道对应爆破掌子面前后25m范围内,地表埋深浅且邻近有小净距隧道,爆破振动波在邻近隧道和地表处的振动能量主要集中在低频段0~62.5Hz处,高频段能量占比在93.75~109.375Hz处存在突增。通过对地表、邻近隧道处振动的频谱分析得出,装药越集中,振动主频越明显,炮孔分布越分散,主频分布越广。处于地表、邻近隧道处掌子面前方的测点所得振动主频随距离的增大而减小,掌子面后方的测点主频未表现出明显衰减。

建筑电气工程强电竖井内电气设备的安装施工

在高层建筑工程中,强电竖井内电气设备安装施工质量决定了整个电气工程的施工质量。从安装母线槽、安装桥架、安装配电箱、敷设电缆、敷设接地线、竖井防火封堵等方面论述强电竖井内电气设备安装施工要点,提出做好安装前的准备工作、做好人料机管理、做好安装施工验收等方面的工作是保障施工质量控制效果的关键。

上海机场联络线深基坑邻近高速铁路施工管控措施研究

高速铁路变形控制是城市轨道交通施工安全控制重点,而深基坑邻近高速铁路施工更是对变形控制提出了更高的要求。针对该难题,依托上海机场联络线1号风井深基坑邻近高速铁路施工,提出“控+隔+测+联”一体化管控措施,通过一系列管控措施,有效控制深基坑施工对高速铁路变形的影响,可为同类型施工提供参考与借鉴。

隧道竖井施工自动化监测方法研究

监控量测是隧道竖井信息化施工与安全的重要保障。由于竖井结构与施工空间限制,对于离掌子面较远的断面,水准仪、全站仪等常规监测手段可操作性差,使得竖井施工监测成为一个难题。依托墨临高速公路泰和隧道竖井工程,研究了一套竖井自动化监控量测方法,将该方法应用于实际施工监测,并对施工期间监测数据进行分析,总结了竖井监控量测工作的注意事项。研究成果对类似竖井施工监控量测工作具有一定的指导意义。