大连湾海底隧道北岸防撞结构研究

大连湾海底隧道北岸高于原海床面K0+785—K0+988段易受船撞风险影响,需要采取防撞措施,结合施工难易程度、环保、造价等因素,在满足工期要求的前提下,提出了一种由没顶圆沉箱、立柱桩和现浇墩台组成的透水式重力墩基础作为防撞结构。并结合防撞墩的结构形式、主要荷载,用有限元法和规范法对防撞墩结构的整体稳定性、立柱桩的承载能力进行分析计算。结果表明该透水式重力墩防撞结构各方面均可满足工程使用要求,可为今后类似结构的施工提供设计参考。

黏性海床中固结桩式沉箱的垂向抗拔能力

随着海洋工程的日益大型化、深水化,巫需发展新型的水下基础建设方法。本文介绍了一种结合了吸力式沉箱与海工固结锚技术的固结桩式沉箱,描述了其结构与工作原理,并在试验室内开展了一系列的垂向上拔试验,观测分析了灌浆量及桩管长度对抗拔力的影响。试验表明,固结材料与桩管底部四周土体结合所形成的次生固结体大大增加了抗剪面积,固结桩式沉箱的抗拔能力较吸力式沉箱有显著提升;沉箱的灌浆量宜取1/20M_(s)(M_(s)为沉箱内能容纳的土体质量);短粗沉箱的最大抗拔力在桩管长度为1.5H(H为沉箱的高度)时出现拐点,细长沉箱的最大抗拔力拐点出现在桩管长度1.5H~2H区间。固结桩式沉箱的抓重比较传统沉箱更高,施工便捷,具有良好的工程应用前景。

桩基与空箱结构一体化围堰施工技术及应用

在水利工程施工中,围堰施工时常会遇到场地狭小且水位波动频繁的工况,传统的重力式围堰和双排桩围堰很难适用。淮河航道临淮岗复线船闸工程,利用双排灌注桩结合旋喷桩与地下连续墙组成围堰下部防渗与承载体系,上接钢筋混凝土空箱结构,将常规基础防渗处理方法与空箱结构进行有效结合,形成一体化挡水围堰,有效地解决了有限空间和水位大幅频繁变化情况下的围堰施工难题。这种一体化挡水围堰防渗效果明显,结构稳定性高,工期短,工程造价低,对复杂作业面区水利工程围堰施工具有较高的借鉴价值。

沉井结构在海边桩基础泵房设计中的应用

国外某大型燃煤电站取水泵房位于海边红树林滩涂的软弱土层上,泵房下部采用预制沉井结构,软基处理采用混凝土灌注桩方案,结合施工方案,对泵房施工期和运行期的沉井结构分别进行设计优化,控制下沉方式和下沉系数,并对沉井泵房桩基与沉井施工次序进行优选,针对工程特点,结合工程实际,简述带桩基的沉井结构泵房设计要点,为同类工程设计提供参考。

基于钢管——钢板桩组合衔接的码头交接位置施工技术研究

为了提升码头交接位置的施工技术和质量控制,本文通过介绍基于钢管-钢板桩组合衔接的码头交接位置施工技术的工程概况、施工组织安排、嵌岩桩稳桩施工、交接部位防漏砂施工以及“L”型布置的重力式沉箱码头后方回填前墙位移控制等内容,深入分析了施工过程中的关键技术措施和应用效果。通过实践应用验证了其可行性和可靠性。研究结果表明,该施工技术能够显著提高码头交接位置的稳定性和防漏性能,有效控制前墙位移,保证码头的正常使用和安全性能。

西堠门公铁两用大桥主桥主墩基础施工关键技术

甬舟铁路西堠门公铁两用大桥主桥为主跨1488 m的斜拉-悬索协作体系桥,公铁平层布置。5号主墩采用18根∅6.3 m超大直径钻孔桩基础,4号主墩采用双壁圆筒形嵌入式设置沉井基础(外径58 m、高37 m)。结合桥位处复杂海洋环境和主体结构特点,5号主墩基础采用导管架式深水栈桥+自浮式钢桁架钻孔平台方案施工,4号主墩基础采用板凳式栈桥+设置沉井方案施工。5号主墩超大直径钻孔桩施工时,设置深水栈桥(采用整体式导管架法建设),自浮式钢桁架钻孔平台(由钢桁架及钢锚桩组成)在船坞整体制造;浮运到桥位后,钻孔桩采用旋挖钻机分级成孔、全回转钻机全断面一次成孔,水下桩基混凝土采用双导管法灌注,解决了深水、浪涌及硬质裸岩下超大直径桩施工难题。4号主墩钢沉井结构在船坞整体制造,整体浮运到桥位后,首先通过定位系统(共设置12个混凝土重力锚)快速定位,然后对平面位置、高程和垂直度进行精确定位,解决了复杂海况下钢沉井整体浮运、精准定位及下沉着床难题。

地震激励下近海风机桩的振动台模型试验研究

为研究地震激励下“单桩-沉箱基础”式海洋风机桩动力响应规律,采用分离相似设计方法,将原型整体系统分离为“风机机舱-桩体-砂土”3个次级子系统,根据子系统各自特性分别进行相似设计,开展了“单桩-沉箱基础”式海洋风机桩振动台模型试验。依托试验结果对模型箱柔性边界的边界效应、风机桩应变响应、加速度响应、动土压力响应、桩-土体系共振响应等展开了分析。结果表明:边壁柔性材料能较好地降低刚性箱带来的边界效应影响;应变响应自桩底到机舱逐渐减小,且由于桩-土相互作用,桩身应变衰减较大,上部结构应变衰减则较小;桩身加速度响应具有明显的加速度放大效应,最大放大系数可达2.27;桩周动土压力没有出现随埋深增加而增加的规律性递增,而是呈现部分区段增加、部分区段减小的规律性分布,且最大动土压力位于土下3/4桩深处;输入地震动的傅氏谱能量集中频率区间与桩-土自振的傅氏谱能量集中频率区间重叠越多、频率分布越密的地震波,与结构发生的共振响应越大。基于以上结论可知,设计“单桩-沉箱基础”式海洋风机桩时宜采用“下大上小”的变截面桩体结构。

某沉井基础接高下沉前的复合地基承载力检测

沉井首次接高及下沉前对地基承载力有一定的要求,强度不足、土质不均容易在施工时造成结构应力集中、挠曲甚至开裂,为后序施工埋下工程隐患。某长江大桥北航道采用主跨1208m单跨吊悬索桥,北锚碇采用沉井基础。拟建场地浅部地基软弱,采用“砂桩+砾砂换填”复合地基临时加固以满足沉井首次接高期间地基强度、变形要求。沉井首次接高20m,施工过程中地基承载力检测分4阶段完成。采用平板载荷试验,以沉井自身重量为反力,做地基破坏试验,判定地基承载力极限值、确定地基承载力特征值。检测过程发现,承压板下3m厚的“砾砂换填”地基承载力远大于规范经验值,且具有结构性强度特点,干燥密实、强度高;饱水松散、强度低。对象的复杂性为检测工作带来不小挑战。结合本例对影响地基承载力因素分析,总结平板载荷试验要点,为以后类似工程积累经验。

既有铁路桥墩基础水害影响分析及加固设计

水害问题直接影响着铁路运营安全,主要表现在桥墩基础在遭受水害后,河床对基础的约束能力减弱,其承载能力和动力性能会出现不同程度的降低,严重时还会引发桥梁垮塌事故。文章以某一既有铁路桥梁水害桥墩为工程背景,结合河道水文计算成果,对洪水冲刷后桥墩沉井基础的承载性能进行分析,提出“增补桩基+外包钢筋混凝土”加固既有桥墩的组合方案,介绍了主要加固设计思路和内容。监测结果表明,加固工程实施后,桥墩横向刚度和自振频率得到显著提高,加固效果良好。

某一体化预制泵站深基坑支护方案选型及设计

近年来,一体化预制泵站在全国范围得到广泛推广和应用。泵站基坑深度一般较深,一些项目因工程地质条件、周边环境限制,不能采用放坡开挖的方案,需采取支护措施。荆门市某一体化预制泵站深基坑支护设计前期,提出咬合桩、灌注桩+止水帷幕和沉井3种技术可行的支护方案,综合考虑了施工难度、施工工期、对周边环境的影响和工程造价等因素。经过对比分析,咬合桩造价最高,沉井造价最低但施工周期太长。考虑到工程工期较紧,最终选择了造价和工期均适中的灌注桩+止水帷幕的支护方案。

层状地基中沉箱加桩复合基础的水平-摇摆振动

对沉箱基础底部加桩之后侧向动力性能的改善问题进行了研究。首先,通过沉箱和群桩两部分在界面处的内力平衡和位移协调条件建立了复合基础的水平–摇摆振动方程,其中沉箱部分的振动方程采用动力Winkler地基模型根据受力平衡条件建立,群桩部分的振动特性则依据既有文献的研究成果。然后,对沉箱振动的动力Winkler地基模型参数进行了研究,得到改进的表达式。最后,通过算例研究了层状地基中复合基础的水平–摇摆振动问题,验证了沉箱下群桩明显地改善了基础的动力性能。

带桩沉箱复合基础水平向承载性状模型试验研究

以琼州海峡跨海大桥工程为背景,通过4组不同型式深水桥梁基础模型试验,对新型带桩沉箱复合基础的水平向承载性能进行了初步研究。试验得到了4组模型在砂性土层中的Q-s曲线及水平向极限承载力,并对复合基础在各级水平荷载下的桩身弯矩和剪力进行了详细分析,同时对沉箱-桩荷载分担比展开了讨论。试验结果表明:当增加裙边、钢管桩、或同时增加钢管桩和裙边后能够使单体沉箱基础的水平向极限承载力分别提高1.2倍、1.6倍和2.0倍;桩身最大弯矩点均出现在桩身中部即泥面下约0.5 m处。水平荷载主要由上部沉箱基础及桩身中上部土体承担,钢管桩桩顶与沉箱连接部位出现最大剪力,在实际工程中应在此处采取加固措施。研究成果可为这一新型深水桥梁基础的推广应用提供诸多有益参考。

沉箱加桩复合基础地震响应离心试验

针对沉箱加桩复合基础地震响应问题开展动力离心试验研究。采用砂质粉土作为地基土,上部结构简化为质点和柱体,基础类型包括单桩、沉箱、沉箱加桩复合基础,利用层状剪切模型箱消除边界反射,以上海人工中波为输入波,在50 g离心加速度场下进行水平地震试验。根据基础形式的不同进行3组试验,试验结果表明:对于刚度较小的土,地震波向上传播过程中具有加速度衰减的特征;沉箱底部加桩对于降低基础和结构地震响应有积极的效果,有利于增强其抗震能力;地表、基础、结构的地震响应频率特性各不相同,这取决于其各自不同的自振特性;土与基础、基础与结构之间均会发生地震相互作用,但只有与相互作用对象自振频率均较接近的地震频域分量才能引起明显的相互作用。

考虑应力历史的冲刷对沉箱加桩复合基础水平振动特性影响研究

水流的冲刷效应会导致桩身周围土体的减少及土体应力状态的改变,而对沉箱加桩复合基础的动力特性产生显著的影响。提出了动力Winkler模型,建立了沉箱加桩复合基础受冲刷后考虑应力历史改变影响的动力阻抗计算方法,并通过与海绵边界动力有限元方法的对比,验证了其合理性。对沉箱加桩复合基础工程实例计算结果表明,冲刷对复合基础的动刚度及阻尼有比较显著的影响,且随着冲刷深度的加大,影响更为显著。仅考虑基础侧向土体的减少是不够的,应力历史的改变还会进一步弱化基础承载特性,从而放大结构动力响应,对忽略土体应力历史改变而计算的动力阻抗值是相对偏大的,且应力历史的改变会明显增加基础的共振幅值,但对共振频率大小无明显影响。

盾构隧道近距离穿越浦江饭店施工保护技术

浦江饭店是上海外滩通道工程施工过程中的重要保护节点,普通的灌注隔离桩保护技术因为其施工时引起的沉降量大等原因已不能满足该工程的需要。为此在试验和监测的基础上,提出一种外套管内螺旋取土的隔离桩施工方法,简称FCEC工法,并比较了该工法与普通灌注隔离桩的优缺点。FCEC工法施工过程中对土体的扰动小,成桩时带土量少,混凝土浇注充盈系数平均达到1.07,并且成桩后对桩周土体具有挤压效应,这对有效控制沉降有十分重要的作用。FCEC工法在控制不均匀沉降和整体最大沉降方面比普通灌注桩有很大的提高,为彻底满足本工程在总体最大沉降控制的苛刻要求,在桩间辅助水泥浆与水玻璃双液浆注浆,有效控制了该工程的整体最大沉降。

粉质黏土中沉箱—桩复合基础水平向承载性能试验研究

为进一步研究沉箱-桩复合基础的水平向承载性能,开展粉质黏土中单桩、沉箱-桩复合基础在水平向荷载和竖向及水平向组合荷载作用下的系列试验,对沉箱-桩复合基础的水平荷载与位移关系、桩身弯矩、位移及土抗力分布规律及群桩效应等进行了研究。结果表明,在水平荷载作用下沉箱对桩顶的约束使桩身弯矩分布较桩顶自由情况要更均匀,并能有效地降低桩身弯矩、位移及土抗力,提高了基础水平承载能力;在同时作用有竖向和水平向组合荷载时,沉箱底摩擦力参与抵抗水平力作用、桩顶竖向力也有利于进一步提高基础水平承载力;试验获得了不同桩数、桩顶约束、荷载作用条件下的沉箱-桩复合基础群桩效应系数,对于桩距为6倍桩径的情况,桩与桩之间的相互影响很小。

桥梁深水基础的发展和展望

桥梁基础是将上部结构荷载传递到地基的重要构件。桥梁深水基础主要有沉井基础、沉箱基础、桩基础、管柱基础、复合基础及特殊基础等类型。沉井和沉箱基础是应用较早的深水基础形式,沉井基础一直沿用至今,而沉箱基础则逐步被桩基础和设置基础取代。桩基础自20世纪70年代以后成为我国最主要的深水基础形式。管柱基础20世纪50年代发源于我国,20世纪80年代后被大直径钻孔桩取代。复合基础一般是沉井或沉箱与桩基或管桩复合,兼具两者优点,但施工费用较高。特殊基础一般指锁口钢管桩基础、地下连续墙基础、设置基础、钟形基础、负压筒形基础和浮式基础等,在国际上应用较多,我国在钟形基础和负压筒形基础方面还是空白。我国在设计规范及理念、基础形式、施工技术与装备、深水地基加固等方面与国外发达国家之间还有差距。随着科技与工业的进步,大直径空心钻孔桩、大型管柱群基础或小型沉井群基础、负压筒形基础、地下连续墙基础、设置基础、新型复合基础以及浮式基础将得到更大发展。

沉箱-钢管桩逆作法复合基础试验

为研究逆作法复合基础的荷载与沉降关系、桩土荷载分担特性以及钢管桩受力性能,进行了单桩、沉箱及沉箱—钢管桩逆作法复合基础系列模型试验。结果表明:采用沉箱—钢管桩逆作法复合基础,先施工沉箱及部分上部结构,而后续进行钢管桩的压、封桩能充分利用土体的承载能力,压桩前土体与沉箱底板保持严密接触,上部结构荷载全部由地基土承担;压桩后,土体得到了加固,沉降减小,承载力提高;封桩后,继续增加的荷载主要由桩体承担,直至桩达到极限承载能力;由于沉箱的影响,使桩身上部轴力衰减平缓,桩侧摩阻力被削弱,同时使桩身中下部轴力衰减加剧,侧摩阻力发挥得到增强;6倍桩距时,可不考虑群桩效应对逆作法复合基础的影响。

大直径超长灌注桩设计方法分析

采用静荷载试验并通过承载力和桩基沉降的计算,讨论了大直径超长灌注桩的设计方法。大直径超长灌注桩 Q-S曲线没有明显的特征点,呈缓变形;桩顶沉降由桩身弹性压缩、桩侧荷载和桩端荷载引起的桩端土体压缩三部分组成。分析结果表明,以位移控制方法来确定大直径超长灌注桩的承载力,一般取 S = 0.01D时的试验荷载为设计承载力;桩身弹性压缩量对桩顶沉降影响较大,利用弹性理论法计算单桩沉降值比试验值偏大,设计时需以静载试验为主。

沉箱加桩复合基础地震响应简化分析方法

采用动力Winkler地基模型,推导解析方法对沉箱加桩复合基础的地震响应。首先,考虑复合基础与土的相互作用以及沉箱部分和群桩部分的连接,分析复合基础在简谐S波作用下的运动响应;然后,对基础和上部结构系统建立"基础–柱–质点"简化模型,并应用Fourier变换实现地震响应的频域求解;第三,应用DRM两阶段时程有限元方法对采用沉箱加桩复合基础的土–基础–结构系统地震响应进行计算,与本文简化方法对比,验证本文方法的正确性。最后,通过算例研究加桩对增强基础和结构抗震能力的效果,并得出加桩抗震的主要机制在于消除了沉箱基础的类共振现象。