软土地区基坑前排倾斜双排桩支护现场试验及工作机理

基坑倾斜桩支护大幅提高了无支撑支护结构的适用深度,具有造价低、施工便捷、绿色低碳、变形控制好等特点,然而目前研究多集中在单排倾斜桩,对前排倾斜双排桩支护的试验、理论与应用的研究均较少。针对前排倾斜双排桩支护基坑开展了现场试验,同时采用有限元方法分别从前排斜桩、桩顶连梁及桩间土体作用3个方面深入探究了前排倾斜双排桩支护的工作机理,进一步分析了直斜桩长度和排距对前排倾斜双排桩支护结构受力变形性能的影响。结果表明,相比传统竖直双排桩,前排倾斜双排桩支护结构的支护性能显著提升,前排斜桩主要发挥“斜撑”作用,连梁主要起到将直斜桩及冠梁连接成一个空间刚架的作用,桩间土体能够提高桩土摩阻力,进而有效减小前排倾斜双排桩变形。研究成果有助于前排倾斜双排桩的推广和应用。

穿断层破碎带隧道围岩大变形控制双梯度注浆机制

近些年,中国西部大量深埋隧道工程因关键线路控制无法避让一些活动性断裂,常常在跨越断裂带范围内出现围岩大变形破坏现象,例如侵限、偏压、塌方、底鼓等灾害,严重影响隧道工程施工和运营的安全可持续发展。为了控制断层破碎带隧道围岩大变形,隧道工程设计者和建设者采用了多种控制方案,例如超前注浆、多层钢拱架被动支护、锚杆索主动支护等,但是都因断层破碎带围岩强度过低而出现超前注浆诱发围岩拉裂破碎、主动支护锚杆锚固力不足等现象。为解决上述难题,首先,提出一种增强穿断层破碎带隧道围岩强度的双梯度注浆技术,建立双梯度注浆概念模型,构建3种双梯度注浆模式;然后,确定特定工况下注浆材料粒径梯度与注浆压力梯度的适配条件;最后,通过理论分析、物理模型试验和现场试验,探索双梯度注浆机制及其控制效果。研究结果表明:1)随着开挖步序的增加,穿断层破碎带隧道拱肩变形最大,构造应力对围岩稳定性影响较大。2)在双梯度注浆作用下,浆液扩散效果良好,围岩未出现大面积脱落破坏,隧道周围岩体应力分布均匀。3)双梯度注浆形成了坚硬交叉浆脉骨架,达到了应力补偿效果,将围岩变形量从原来的3 100 mm控制到278 mm以内,实现了“零换拱、零侵限、零突涌”的目标。

基于双蓄能器切换的非对称泵势能回收系统

针对挖掘机动臂在下落过程中单个蓄能器回收势能效率有限的问题,提出一种高低压双蓄能器切换的能量回收策略。基于能量回收原理,利用计算机仿真软件SimulitionX,根据工作装置的三维结构模型建立3D仿真模型和液压系统仿真模型。在此基础上研究挖掘机工作装置姿态对动臂势能回收效率的影响,对不同作业模式下蓄能器不同压力时的动臂伸缩过程进行模拟分析。最后调查统计了某工地挖掘机某段时间内的作业情况,并进行了计算分析。结果表明:挖掘机在该作业情况下,使用3 MPa和5 MPa的高低压双蓄能器回收能量比使用3 MPa的低压蓄能器效率提升29.23%,比使用5 MPa的高压蓄能器效率提升9.06%。

复式楔形掏槽在大断面隧道掘进中的应用研究

掏槽孔爆破效果对整个断面的爆破质量有着重要影响,为解决大断面隧道掘进困难,炮孔利用率低的问题,采用基于ANSYS/LS-DYNA的流固耦合算法对比研究单楔形掏槽与复式楔形掏槽的内部有效应力与损伤破坏范围,与现场实际爆破效果印证解释了复式楔形掏槽爆破效果优于单楔形掏槽的原因。研究结果表明:单楔形掏槽应力峰值出现在孔底处,随孔底至堵塞段应力峰值缓慢降低,堵塞段到掌子面应力峰值骤降。复式楔形掏槽应力峰值则出现在一级掏槽孔底位置,且其数值大小高于单楔形掏槽应力峰值。选取两种掏槽模型的损伤区域截面发现,两者的破碎面积接近,但单楔形掏槽模型的堵塞段至掌子面区域的岩石未能破碎贯通,复式楔形掏槽模型整个槽腔完全贯通。根据数值模拟结果改进了某公路隧道爆破方案并进行了现场试验,复式楔形掏槽能更好地解决大断面隧道爆破炮孔利用率低以及爆后大块多的问题。研究结果可为相关隧道掏槽孔布设方案提供选择和参考。

某深厚软土层基坑双排桩位移影响因素分析

基坑支护结构变形过大会严重影响基坑和周边建筑物安全。探明影响基坑支护变形因素对基坑设计和施工安全具有重要指导意义。以某深厚软土船闸基坑工程为例,采用有限元软件建立三维模型模拟基坑开挖过程,研究土体参数、临边荷载、桩间土加固强度以及桩体刚度因素对支护结构变形的影响规律,运用灰色关联度理论分析各影响因素敏感程度。结果表明:当土体内摩擦角下降或临边荷载增加,桩顶水平位移增加明显;桩顶水平位移对各因素敏感程度依次为土体参数、临边荷载、桩间土加固强度和桩身刚度。在深厚软土基坑设计与施工中,应重视软土触变、流变问题,提高土体强度并减少支护桩外临边荷载,以保障基坑工程和周围建筑物安全。

深部煤巷掘锚一体化支护优化及安全保障技术

为提高掘锚护一体机组在深部复杂条件的适用性,以丁集矿1242(3)试验巷道为研究背景,提出取消锚杆、锚索组合构件思路以解决钻机对孔困难难题,进一步提升掘支效率,并提出了掘锚机组条件下的巷道围岩“护表刚化-锚固强化-应力优化”一体化协同控制技术措施。巷道顶板采用钢筋网护表内衬10#菱形金属网,走向线性锚索束安全保障支护技术,煤柱帮采用关键部位补强、注浆加固等方案,并进行了数值模拟验证。现场应用结果表明,巷道平均圆班进尺由原来的6排增加至8排,显著提升了巷道掘支效率,减人增效效果显著,实现了丁集煤矿掘锚一体机组条件下的深井煤巷掘支优化及安全有效支护。

不同岩体条件下双护盾TBM施工性能分析

针对复杂地质条件下城市地铁隧道双护盾TBM的掘进性能评价,依托青岛地铁6号线创石区间左、右线TBM施工段,对全线施工数据进行收集与分析,研究不同围岩类别下双护盾TBM掘进参数与施工性能参数的变化规律。不同围岩类别下TBM利用率分析表明,双护盾TBM对岩体质量较差的围岩段具有良好适应性。分析了不同围岩类别下各掘进参数与工程破岩比能SE间关系,贯入度与SE的相关性最好,更适合作为评价TBM掘进过程中能量消耗的指标,且在不同围岩类别下,贯入度与工程破岩比能SE呈较好的负幂指数关系,在Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ类围岩类别下,当贯入度分别>2,5,8,10mm/r时,其对应的工程破岩比能SE在较低水平。

双排桩与被动区加固组合支护形式的应用

针对某一线邻长江深基坑工程,基坑周边环境和水文工程地质条件较复杂,但通过采用双排桩与被动区加固组合支护形式方案取得了较好的工程应用效果。实践证明,在本邻水深基坑中采用双排桩与被动区加固组合支护形式方案是可行的,并大幅节约了工程造价和工期,可对类似工程施工起到借鉴作用。

波浪作用下临海基坑非等长双排钢板桩受力性状研究

临海基坑工程考虑波浪作用影响,常采用非等长双排钢板桩进行支护,现有双排桩计算模型不适用于此类结构内力变形的计算.为探究波浪作用对此类支护结构内力变形的影响,根据其受荷及布置特点,对现有计算模型中桩土作用力计算方法、前后排桩土压力分配模式及约束形式进行改进,提出非等长双排钢板桩计算模型,与有限元结果进行对比验证,并分析波浪作用对非等长双排钢板桩结构内力变形的影响规律.结果表明:(1)无波浪作用时,基坑侧(前)排桩的弯矩峰值约为临海侧(后)排桩的2倍,前、后排桩弯矩分别呈“抛物线”和“S”型分布;(2)无波浪作用时,前、后排桩水平位移峰值相等且均出现在桩顶,分别呈“对数函数”与“线性函数”型分布;(3)波峰作用下,前、后排桩弯矩及水平位移变化规律与无波浪作用时基本一致,但弯矩及水平位移最大值分别增大121%和87%左右;(4)波谷作用下,前、后排桩弯矩及水平位移最大值显著减小,但两者分布规律相较于无波浪作用时亦无较大差异.

煤矿双巷连掘工作面智能化锚杆钻车研究与应用

基于现有四臂顶锚杆钻车、六臂帮锚杆顶锚索钻车,对其进行智能化升级改造,研制智能化四臂顶锚杆钻车、智能化六臂帮锚杆顶锚索钻车,并在双巷连掘示范工作面开展试验应用。结果表明:2种钻车实现了顶/帮锚杆、顶锚索支护钻孔施工的电液智能化控制,在局部少量人工辅助下完成顶/帮锚杆支护钻孔、锚固全流程自动化施工,起到了减员、提效作用,为煤炭行业智能化转型提供技术支撑和有益参考。

双侧壁导坑法在瓦斯隧道开挖中的应用研究

为保证瓦斯隧道的安全开挖以及施工质量,以渝黔高速公路扩能项目大兴隧道为例,研究双侧壁导坑法在瓦斯隧道开挖中的应用。结合隧道探煤洞群以及薄层炭质页岩和少量煤矸石的情况,设计双侧壁导坑法施工方案以及施工流程;同时确定隧道开挖时排放瓦斯所需空气量,以此保证开挖安全。采用ANSYS有限元分析软件构建隧道三维模型,分析该施工技术的施工效果,确定隧道在竖向和横向上的最大位移别为12mm和6mm,满足工程标准。

软土超深基坑工程关键技术问题研究

高地下水位软土地区地下空间开发利用呈现越来越深的趋势,随之涌现越来越多的超深基坑工程。基坑开挖深度越深,将面临更加复杂、更具挑战的一系列技术问题,基坑与环境的安全风险也随之成倍增长。本文重点介绍软土地区开挖深度40m级以上超深基坑设计与实施的关键技术,涵盖总体选型、超深地下连续墙、双帷幕体系、内支撑体系、超深止水帷幕及地基加固、深层承压水控制等方面内容,同时对影响超深基坑变形的工程桩空孔回填及基坑降水等特殊技术问题做了分析与说明。本文所介绍的各项关键技术在软土地区多项超深基坑工程中已得到成功应用,保障了超深基坑与周边环境的安全,并取得良好的技术、经济和社会效益,可为软土地区类似超深基坑工程的设计与实施提供借鉴。

浅埋大断面双连拱隧道地层变形控制技术

由于特殊的断面形态,浅埋大断面双连拱隧道的施工通常伴随较大的风险。厦门某双连拱隧道断面面积为498.8 m2,面对复杂的地质条件和敏感的周边环境,地层变形控制是关键。该工程采用全孔一次性帷幕注浆,双侧壁导洞法、3层支护结构、支护时机优化等变形控制关键技术,通过FLAC3D数值模拟和理论分析,研究施工过程中横向、纵向地表沉降,分析地层变形云图,结果表明变形均在安全范围内。

平行双基坑同步开挖引起邻近地铁盾构隧道变形监测分析

[目的]双基坑同步开挖会对邻近地铁盾构隧道造成影响。为了保障邻近盾构隧道的稳定性,需对平行双基坑同步开挖引起的邻近盾构隧道的变形规律进行监测分析。[方法]以杭州地铁6号线江汉路站为工程背景,基于隧道竖向位移、水平位移及收敛变形等现场监测数据,分析平行双基坑同步开挖对邻近盾构隧道的影响,探究施工风险节点。[结果及结论]基坑长边效应及其卸载应力集中导致基坑中部的隧道水平位移较两侧都大,先开挖区土体的扰动随着后开挖基坑的施工逐步叠加,使得隧道最大水平位移发生在基坑的后开挖区;隧道竖向位移曲线由于双基坑同步开挖、架设支撑、浇筑坑底,而形成两处波峰、一处波谷的特征;在邻近基坑偏心卸载作用下,隧道横截面收敛变形呈横鸭蛋形;双基坑平行于盾构隧道同步开挖,产生叠加效应,进一步加剧隧道的变形发展;基坑分区、分层的开挖方式能较好地利用时空效应,减少基坑的暴露时间,有效限制坑底土体的回弹,大大减小土体的隆起。合理采取分区分层、限时开挖,及时架设支撑,以及浇筑钢筋混凝土基础底板等措施,可以有效减小双基坑开挖对邻近盾构隧道的影响。

大断面暗挖车站隧道开挖的地表深孔注浆技术

密集城市地铁车站建设受既有建筑物的影响,暗挖车站小导洞开挖时,在导洞上方通常以超前支护加固地层。东南湖大路站采用一次扣拱暗挖逆作法施工,采用洞内注浆的施工效率不高,故提出了暗挖车站地表深孔注浆技术,在保证地层加固质量的基础上,节约了施工工期。本文详细探讨了东南湖大路站一次扣拱暗挖逆作法下的地表深孔注浆技术工艺,通过现场开挖变形数据分析,揭示了车站主体和既有管线沉降变形值以及变化规律,验证了地表深孔注浆加固技术的合理性,成果可为类似工程提供技术借鉴。

敏感环境下深基坑预应力混凝土支撑设计与研究

敏感环境下深大基坑变形控制难度大,轴力伺服是一种有效的变形主动控制技术。本文介绍了预应力混凝土支撑伺服控制技术的原理,并在某项目中进行了实践。理论及实践表明:双圈梁结合支墩是一种安全可靠的结构形式,可实现对混凝土支撑预应力伺服控制;预应力会引起混凝土支撑体系内力发生一定的变化,预应力方向的杆件轴力比非预应力方向大20%左右;采用预应力混凝土支撑体系可减少基坑围护结构的侧向变形50%~70%左右,同时可有效减缓基坑开挖期间周边房屋沉降速率,从而控制周围房屋总沉降,有效减少基坑开挖对周围环境的影响。

连采双巷掘进工作面顶锚索支护装置的设计与应用

目前我国煤矿巷道顶锚索支护大多仍然依靠工人手持风钻或煤电钻的作业方式,劳动强度大,安全隐患多。为了提高连采双巷掘进工作面顶锚索施工的机械化、自动化水平,介绍一种顶锚索支护装置的整体设计思路,并详细阐述其结构特点和现场应用情况。

单双泵控混合分布式挖掘机液压系统性能分析

针对泵控非对称缸中存在流量不平衡问题和挖掘机(动臂、斗杆及铲斗)各液压缸的多象限工况,提出一种单双泵控混合分布式挖掘机液压系统。基于挖掘作业时工作装置的各液压缸速度-负载特性,为二象限工况的动臂设计单泵控液压单元,四象限工况的斗杆及铲斗设计双泵并联式泵控液压单元。以微型挖掘机为对象,在MATLAB/Simulink中建立多体动力学模型和液压系统模型,设计PID位置控制器,在典型挖掘工况下进行仿真分析。结果表明:单泵式的效率与双泵并联式的基本相当,但后者在负载力突变时,几乎不产生速度波动;在典型挖掘工况下,所提出的单双泵控混合分布式挖掘机液压系统的总效率为62%。

岩土复合地层双孔隧道开挖对地表沉降的影响

为研究岩土复合地层中双孔平行隧道开挖对地表沉降的影响,提出一种基于复变函数理论和随机介质理论相结合的计算方法,讨论不同隧道开挖半径、隧道间距以及土层主要影响角对地表沉降的影响。结果表明,相较于不分层理论,考虑岩土分层的计算结果与有限元结果更加吻合;随着隧道开挖半径的增大,地表沉降随之增大;随着隧道间距的增大,地表最大沉降值随之减小,沉降曲线形态发生变化;随着土层主要影响角的增大,地表最大沉降值随之增大,地表沉降槽宽度变小。

紧邻地铁的深基坑锚索支护结构施工技术

随着城市化建设加快,地下轨道线路高速发展,城区越来越多的高层建筑建设场地狭小、场区外交通人员流量大、地下隧道线路环境复杂,如何实现紧邻地铁深基坑支护施工质量及安全至关重要。本文针对深基坑边坡极限承载力问题,通过理论分析和现场试验对提高预应力锚索抗拔承载力方法进行研究,提出现场钻孔设备补焊钻头、严格控制水灰比、改用双套管施工工艺的方法,提高锚索抗拔承载力一次合格率。