浅埋极软地层超大直径盾构隧道施工期上浮控制措施及实测数据分析

管片上浮控制是极软地层超大直径盾构隧道施工控制的关键难题。为了研究极软地层超大直径盾构隧道施工期管片上浮特征及其影响因素,本文依托珠海隧道工程,制定4种抗浮措施,比较分析了不同措施的抗浮效果,优选了抗浮措施。本文基于实测数据,研究管片上浮过程变化特征,揭示了施工期管片上浮变化规律;利用散点图进一步分析了管片错台量、掘进总推力、隧道埋深等因素与管片上浮量的相关性。

浅海区超长桩基阶梯式镂空环形冲击反循环钻机施工技术

基于珠海市区至珠海机场城际轨道交通工程金海特大桥横跨西江断裂带弱风化花岗岩地层钻孔桩成孔技术,针对~#26~~#29墩共80根,直径3.00 m,孔深50.00~100.00 m,进行钻机选型、平台要求、配套设备、耗电量及成本分析对比研究,研制阶梯式镂空环形冲击反循环钻机,优化钻头结构、钻机形式、排渣方式和钻渣分离沉渣箱等结构设备,钻机重量小、操作方便、成孔效率高且施工质量稳定,有效地解决了常规冲击钻在大直径、长桩基基础施工中,效率低且风险高的难题。

软土浅埋超大直径盾构始发端头加固范围研究

为确定软土地层浅埋超大直径盾构始发端头加固的合理范围,以珠海杧州隧道为工程背景,采用有限元建模分析,研究了端头加固范围对素混凝土墙破除以及盾构始发掘进过程地层变形的影响。基于数值分析结果,以端头中心点水平位移为控制目标,得出横、竖向合理加固厚度约为0.28倍隧道开挖面直径,略大于理论计算值和工程经验值。盾构掘进模拟结果表明,当纵向加固长度超过盾构机长度后,横断面受剪区域未与地表形成“塑性贯通”,端头盾构掘进对地表扰动程度较低;如以地表最大沉降为控制值,软土地层合理加固长度为1.14倍盾构机长度,该结果与理论计算值接近,而略小于工程经验值。

大直径浅埋隧道下穿运营高铁防护措施研究

研究目的:由于技术规程对受下穿工程影响引起高铁桥墩的位移要求高,为保证盾构施工期间运营高铁的安全,必须要对大直径浅埋隧道盾构下穿高铁段采取可靠的防护措施。本文依托国内首个下穿运营高速铁路的大直径盾构项目——苏州市城市主干道下穿沪宁城际铁路工程,针对其软土地区及高铁桥墩变形高等特点,研究盾构施工中地层损失率、隔离桩桩径及桩长、钢护筒内灌注材料等参数对高铁桥墩的影响,提出安全可靠的加固方案。研究结论:(1)隧道盾构下穿饱和粉、细砂土层,建议对隔离桩内的土体进行加固,提高土体稳定性;(2)隔离桩刚度随着直径的增加而增加,盾构施工对高铁桥墩的影响随之减小;(3)根据不同桩长的隔离桩水平变形和对高铁桥墩的影响,结合嵌入土层类型和深度,确定了合理的隔离桩桩长;(4)钢护筒内灌注不同材料的隔离桩,组合刚度主要由钢护筒的直径和壁厚决定,钢护筒内土体注浆对高铁桥墩影响比灌注混凝土的小;(5)提出软土地区下穿运营高铁工程的加固方案和安全评估思路,可以确保工程实施中和实施后沪宁城际铁路的运营安全,可为以后类似工程提供参考。

城市大型地下空间暗挖建造与地下水渗流控制关键技术研究

针对我国城市地下空间开发建设存在的问题,结合国内外地下空间建设技术现状和城市化发展需求,本项目重点进行了城市大型地下空间暗挖建造与地下水渗流控制关键技术研究,包括:一次扣拱暗挖逆作法建造大型地下结构关键技术研究、浅埋暗挖大直径管幕法地下结构建造技术研究、地下空间建造设计过程中的地下水渗流控制技术研究等,形成了拥有自主知识产权的地下空间开发技术成果和体系,并通过一系列有代表性的城市地下空间工程示范应用,促进了科技成果的转化和应用,有效提升了我国城市地下空间可持续开发能力和建造技术集成化水平。

复合加载模式下不排水饱和软黏土中宽浅式筒型基础地基承载力包络线研究

作为高耸结构物,海上风机受到巨大的水平荷载作用。宽浅式筒型基础是为适应中国近海荷载特点而研发的一种新型海上风机基础形式,经典的地基承载力计算公式无法精确地计算复合加载模式下宽浅式筒型基础地基的极限承载力。通过数值计算研究了不排水饱和软黏土中宽浅式筒型基础在V-H、V-M、H-M和V-H-M加载模式下的地基承载力包络线,并提出了V-H和V-M加载模式下的地基承载力包络线的表达式。研究结果表明V-H和V-M加载模式下宽浅式筒型基础地基承载力包络线具有对称性,而H-M加载模式下呈非对称性,其非对称性随着基础深宽比增大而更加显著;V-H-M加载模式下地基承载力包络线的形状受竖向荷载V的影响,表现为包络线关于M轴的非对称性随着竖向荷载的增大而减弱。可根据海上风机的实际受力状态与该破坏包络线之间的相对关系,评价实际受荷状态下筒型基础的稳定性。

海上风电大直径宽浅式筒型基础抗弯特性分析

风机属于高耸结构物,承受巨大的弯矩是海上风电基础区别于其他常见结构基础的重要特征.大直径宽浅式筒型基础是适应海上风电特征荷载作用的新型基础型式.筒型基础的直径、入土深度、顶盖及侧壁厚度是控制其抗弯能力的重要技术参数.结合某海上风电工程实例,采用数值分析方法,系统研究了不同尺寸特征参数对筒型基础传递及抵抗弯矩荷载的影响,揭示了弯矩荷载作用下宽浅式筒型基础的失效模式及基础转动点位置;研究了地基承载力设计中等效均质算法的合理性.研究表明:基础抗弯承载能力随筒型基础的直径及入土深度的增加而显著增长;在弯矩荷载作用下,筒周围土体出现贯通的弧形破坏面而在基础下方土体中存在曲边三角形的稳定区;对于实际工程中的上软下硬成层土地基,经等效均质化后,将导致计算得到的基础抗弯极限承载力明显偏高.

黏土中宽浅式筒型基础筒土协同承载模式研究

宽浅式筒型基础是一种新型的海上风电基础,该基础在控制地基差异沉降方面具有巨大优势。但目前工程应用中宽浅式筒型基础的设计方法尚不成熟,一般是将筒内土体与筒视为整体,参照实体墩式基础的设计规范进行设计验算。文中基于宽浅式筒型基础大比尺模型试验,分析筒型基础在受荷过程中所受土压力的变化规律,发现只有部分筒内土体与基础协同作用。为研究筒土协同作用,提出了筒土协同度的概念,运用基于试验参数的数值模拟方法就加荷条件、筒型基础结构尺寸、筒内分仓形式、分仓板高度和厚度及筒土相对刚度等因素对筒土协同度的影响进行系统分析,并研究筒土协同度对承载力的影响,为基础结构的优化设计提供参考。

筒型基础–砂土地基动力响应的离心振动台试验研究

抗震规范要求对地震烈度大于Ⅷ度地区15 m以内的土层进行砂土液化判断。新型海上风电筒型基础入土深度较浅,对地震作用下砂土地基的液化较为敏感。为研究砂土中新型筒型基础与地基的地震响应规律,设计并开展了系列离心机振动台试验,监测了砂土中新型筒型基础与地基在震中和震后的加速度变化和孔压响应,分析了筒型基础影响砂土地基抗液化性能的规律性。结果表明:地震荷载作用下,砂土地基中筒型基础加速度响应系数大于1.0,且响应系数与基础重量呈正相关关系;新型筒型基础因其直径通常大于30m,质量大于2000 t,与上部荷载的联合作用显著增加了地基中的附加应力,有利于提高砂土地基的抗液化能力;基于超静孔压比建立了筒型基础影响区域地基抗液化性能的判别方法,定量分析筒型基础提高砂土抗液化能力的程度。

白洋长江公路大桥主桥设计

白洋长江公路大桥主桥为主跨1 000m的双塔单跨钢桁梁悬索桥,北岸边缆跨度276m,南岸边缆跨度269m。该桥采用塔连杆+柔性中央扣支承体系,通过塔连杆的转动满足加劲梁纵向位移与转动要求。桥塔采用混凝土门形结构,北塔高142.5m,南塔高151m,基础为分离式承台+群桩基础。钢桁梁全宽36.7m,高7.5m,采用2片主桁,华伦式桁架,主桁与桥面系分离,桥面系采用钢-混组合桥面系。充分利用长江优质航道资源及桥下水深条件好的优势,钢桁梁采用30m大节段吊装。主缆采用1 860MPa锌铝合金镀层高强钢丝,吊索采用1 960MPa镀锌钢丝绳。主索鞍、散索鞍鞍体采用铸焊结合结构。主缆采用型钢锚固系统,白洋侧锚碇采用重力式嵌岩锚,宜都侧锚碇位于富水巨厚卵石层中,国内首次采用浅埋扩大基础。

浅埋超大直径盾构隧道千斤顶推力对衬砌管片受力变形的影响研究

为研究浅埋超大直径盾构隧道在不同千斤顶推力及偏移作用下的衬砌结构受力及变形规律,运用有限元软件ABAQUS建立考虑水土压力、盾尾刷反力、千斤顶推力的盾构隧道衬砌管片三维模型,并分析衬砌管片在盾构直行、上行、下行以及左行条件下发生偏角时的衬砌内力及变形情况。结果表明:1)千斤顶推力对衬砌管片的影响范围主要为前8环,明显反应在前3环,且环内最大错台位置主要集中在封顶块位置附近;2)盾构掘进方向主要影响该方向的管环位移,对垂直方向的管环位移基本无影响;3)拱顶/拱底主要受俯仰偏角影响,不受横摆偏角作用,拱腰则对横摆偏角更为敏感,受俯仰偏角影响较小;4)当千斤顶发生俯仰偏角时,向下偏角极易引起前几环管片的应力激增;5)当千斤顶发生横摆偏角时,同侧偏角更易引起该侧管片的位移及应力激增。

泥水盾构穿越浅覆透水层施工关键技术研究

针对我国关于繁华城区大直径泥水盾构施工关键技术研究不足的现状,以杭州环城北路地下通道工程大直径泥水盾构隧道施工为例,结合其工程施工难点,从浅埋地层大直径盾构始发、铁路桥变形预测、泥水分离系统及其适应性改造等方面,对工程中所遇到的难题进行了研究和针对性分析。研究结果表明:1)端头加固长度以大于盾构主机长度加1环管片的长度为宜;2)盾构下穿时铁路桥变形实测结果与理论预测结果相吻合,验证了理论预测的重要性;3)采取增加棒条和改造下层筛板等针对性措施,显著提高了泥水分离效果。

浅埋暗挖隧道下穿大直径污水管接近度影响分析

浅埋暗挖法在隧道下穿市政管线施工时,土体应力的释放及应力重分布将引起土体及管线的变形。以郑州地铁4号线商都路站浅埋暗挖法下穿φ2 600 mm大直径污水管为例,分析了隧道与污水管在不同的接近度条件下,污水管的变形规律和发展趋势。研究发现,两者之间净距在0.3D(D为隧道开挖宽度)以上时,随接近度的增加,隧道施工引起污水管的最大沉降将逐渐减小。此外不可忽视邻近隧道施工对污水管沉降发展变化的影响。

筒壁长度对筒型基础地基承载力影响研究

大直径筒型基础是为适应我国近海地质条件和风机荷载特点而研发的新型基础形式。本文针对单调加载模式下饱和软粘土地基所能达到的极限状态,应用数值计算方法,研究了筒型基础筒壁长度对地基承载力的影响。

基于Loganathan & Poulos、Clough修正公式的浅埋超大直径盾构隧道地面沉降预测

为解决浅埋大直径隧道开挖沉降预测受到开挖隆起效应影响的问题,采用有限元数值模拟手段计算,结果表明开挖隆起效应使得地表沉降量明显偏小。基于现场地表的沉降监测结果数据,引入Clough修正公式计算沉降槽宽度系数i,对Loganathan&Puolos公式、Celestino公式进行修正和非线性拟合分析,得出结论:地层损失率Vl未知,修正Loganathan&Puolos公式拟合度最高,Celestino公式根据地层损失率Vl预测地面沉降拟合度最高。联合公式绘制完整的沉降预测曲线与现场监测数据曲线相关性达到85%,趋势基本一致,说明沉降预测理论的预测结果具有较好的预测准确度。

浅插法大直径钢圆筒在换砂振沉施工中的应用

大直径钢圆筒凭借其特有的优势被应用在大型人工岛护岸项目中.以某大型人工岛项目为例,针对浅插法大直径钢圆筒施工中遇到的一些实际问题进行方案比选.通过对振沉方法、纠偏方式、振沉顺序等技术方案的分析对比,总结出浅插法大直径钢圆筒在换砂基础中应用的主要工艺:点振法振沉工艺、起重船纠偏工艺和顺、跳打振沉顺序.

京张高铁清华园隧道大直径浅埋泥水盾构掘进地表沉降控制

以新建京张高速铁路清华园隧道为背景,利用FLAC 3D软件建立数值模型,分析复合地层盾构始发及掘进过程中地表扰动情况。依据数值模拟结果,提出清华园隧道始发段地表沉降控制措施,即采用三重管法高压旋喷桩加固始发段洞门后方纵向17 m、横向6 m区域。基于正常掘进段掘进参数的统计分析,提出适用于正常掘进段的地表沉降控制措施,即盾构推力、刀盘转速和掘进速度宜分别控制在46.0~50.0 MN、1.20~1.25 r/min、16.0~22.0 mm/min。经现场监测,始发段加固、正常掘进段参数优化后隧道上方地表沉降控制在13 mm左右。

上软下硬地层大直径盾构下穿密集浅基础施工技术研究

目前盾构机被广泛应用于城市轨道交通建设,当大直径盾构机位于上软下硬地层且穿越建(构)筑物时,易发生掌子面失稳、掘进超方,造成地表沉降、建构筑物开裂、倾斜。大部分下穿工程施工,多采用地面预爆破+(预)注浆加固,以此降低施工风险。本文所研究的隧道上方为老旧别墅群,且基础型式为天然基础,受场地条件限制无法实现预处理;依托该工程案例,从掘进参数、洞内超前注浆、气压辅助掘进模式、小导管注浆等方面进行施工技术研究,确保施工安全、质量可控。

软土饱水地层深大基坑对浅埋地铁区间隧道的影响及变形控制研究

随着社会经济的发展,软土饱水地层深大基坑对浅埋地铁区间隧道的影响越来越突出。该文以无锡首例近接隧道20m深大基坑工程施工为例,介绍了基坑开挖施工期间对相邻运营浅埋隧道的影响及所采取的变形控制措施。实践表明,通过在设计阶段控制支护体系刚度、施工期间利用时空效应优化开挖方案,做到分区分块、加强基坑监测并做好应急预案,开挖到底后隧道变形是可控的。同时应高度重视近接隧道地连墙施工对隧道的影响,必要时可采用槽壁加固等措施减少地层扰动,所取得的经验可为同类工程提供参考。

基于三种不同爆破方案侧穿建筑振动控制研究

以青岛市地铁2号线一期工程土建一标04工区风道侧穿建筑为工程背景,为降低浅埋爆破振动有害效应,保护侧方建筑物,对三种不同爆破方案进行对比研究,现场监测与分析结果表明：1）大直径中空孔直眼掏槽结合短进尺可以有效降低振速,垂直方向减振最明显（达到70.7%）;2）浅埋爆破地表三轴方向振速中,工作面正上方侧面（距工作面7.5m）垂直振速大于水平振速的概率占70%-80%;3）在振速要求苛刻的情况下（≤0.5cm/s）,随着爆破进尺的减少,炸药总消耗虽然减少,但炸药单耗增加。就本文实践而言,进尺由1m降至0.5m后,总炸药消耗减少了32.6%,炸药单耗却增加了33.3%。