脱空混凝土管道纵向力学行为及自膨胀高聚物注浆修复性能提升

为揭示脱空混凝土管道的纵向力学行为以及自膨胀高聚物外部注浆修复性能提升效果,开展了密实、脱空和高聚物修复混凝土管道现场足尺试验和三维有限元数值仿真,并通过试验结果对数值模型进行了验证。以不同管基状态下混凝土管道的截面纵向弯曲弯矩和管顶竖向位移为分析对象,讨论了脱空宽度和脱空长度对混凝土管道力学行为的影响规律,并引入纵向弯矩和竖向位移修复指数ξM和ξU,对高聚物注浆修复脱空管道的性能提升效果进行了量化表征。研究表明:脱空管道正负纵向弯矩分别分布在脱空两侧的相邻管段和接头,峰值分别位于SgL2、SgR2和SgL3、SgR3处;脱空管道纵向弯矩在SgL1和SgR1处随脱空宽度的增大而减小,其余测点处随脱空宽度的增大而增大,在整个纵向随脱空长度的增大而增大;不同脱空宽度和脱空长度管道的纵向弯矩在SgL1和SgR1以外均高于密实管道;与密实管道相比,脱空管道竖向位移和接头剪切位移的最大增幅分别为155%和230%;修复管道的纵向弯矩略低于密实管道,竖向位移略高于密实管道,纵向弯矩和竖向位移最大修复指数分别为76.5%和83.7%。

新型波纹管连接方钢管混凝土拼接柱抗震性能试验研究

为研究一种新型波纹管连接方钢管混凝土拼接柱的抗震性能,以不同节点配筋率、不同节点锚固长度和轴压比为主要研究变量,对1个整浇柱和4个装配柱进行低周往复加载试验。研究分析了整浇柱与装配柱在破坏模式、滞回性能、位移延性等方面的抗震性能差异。结果表明:装配柱与整浇柱破坏模式类似,采用不同节点构造的装配柱与整浇柱在滞回曲线、骨架特性和刚度退化等方面差异不大,装配柱的耗能性能优于整浇柱。各装配柱极限位移角为1/16.7~1/25,满足规范设计要求。在较大轴压比下,装配柱的承载力提升,延性降低。在较大位移角下,装配柱节点抗震性能受焊缝质量的影响较大,建议实际工程中加强焊接质量管理,以保证构件具有足够的变形能力。

隧道管棚支护承载特性及支护参数试验研究

为探究隧道管棚注浆钢管不同支护参数对管棚支护承载能力的影响,引入Pasternak双参数模型构建出更符合实际情况的管棚支护力学模型,通过多组室内试验,对管棚在不同注浆钢管管径、壁厚、注浆饱满度及加设钢筋笼条件下的承载能力进行定量研究。研究表明:1)管棚注浆钢管支护参数中,对管棚承载能力的影响排序为:管径>注浆饱满度>壁厚>钢筋笼。2)增大管棚注浆钢管管径可大幅提高管棚的承载能力,相比管径为108 mm的管棚,管径为159、219、299 mm时管棚承载能力分别增大183.58%、398.62%、874.86%。3)管棚钢管注浆不饱满会较大程度削弱管棚的承载能力,钢管注浆饱满度由100%降至75%、50%时,管棚承载能力分别降低29.8%、34.5%,注浆饱满度为50%时管棚的承载能力与未注浆时相差不大。4)管棚钢管壁厚和钢筋笼加设与否对管棚的承载能力影响较小。因此,在实际工程中,可通过增大管棚钢管管径提升管棚的承载能力,通过减小管棚钢管壁厚及不加设钢筋笼节约用钢量。

采用钢管榫卯节点连接的节段预制拼装桥墩抗震性能研究

为分析钢管榫卯节点连接构造对节段预制拼装桥墩抗震性能的影响,以福建省某互通立交桥匝道桥为背景进行研究。首先进行钢管榫卯节点连接的足尺节段预制拼装桥墩试设计,采用MIDAS Civil软件建立实桥模型,对试设计的足尺节段预制拼装桥墩开展静力承载力验算;然后按1∶3.75比例缩尺,设计、制作1根整体现浇桥墩(RC)试件和1根钢管榫卯节点连接的节段预制拼装桥墩(PSBP-MTJ)试件,开展拟静力试验;最后对比分析两试件的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线与延性、累积滞回耗能、刚度退化与残余位移。结果表明:两试件的破坏模式类似,均为整体压弯型破坏,PSBP-MTJ试件塑性铰区因墩底灌浆套筒的存在而上移;两试件滞回曲线饱满无捏缩,耗能能力相当;PSBP-MTJ试件水平承载能力较RC试件提高约19%;PSBP-MTJ试件的拼装节段之间无剪切滑移出现,预应力筋延缓了其刚度退化,显著提高了其自复位性能,其残余位移仅为RC试件的67%,且残余位移与最大位移比值显著小于未采用无粘结预应力筋连接试件。

基于厚壁圆筒理论的袖阀管注浆开环压力计算方法及影响因素分析

目的袖阀管注浆技术已广泛应用于地层加固、路基病害治理、地铁站渗漏水处治等众多工程领域,然而袖阀管注浆的关键技术—开环压力的确定问题目前尚未有效解决。为解决此问题,方法基于厚壁圆筒理论模型,提出任意倾斜状态下袖阀管出浆口地层应力计算方法,结合第四强度准则,建立考虑多因素综合影响的袖阀管注浆开环压力理论计算公式,并进行开环压力影响因素分析。结果结果表明,袖阀管注浆开环压力随套壳料抗压强度、套壳料与土体泊松比比值、注浆深度、地层最小与最大水平主应力比值的增大而增大,随着套壳料内外半径比、套壳料与土体弹性模量比的增大而减小。套壳料抗压强度、套壳料内外半径比、注浆深度和注浆钻孔方向对开环压力的影响较显著。注浆钻孔方向对开环压力影响较大,α一定时,开环压力随β增大而减小;β一定时,开环压力随α增大而增大。将本文建立的袖阀管注浆开环压力计算公式应用于新建大冶北至阳新铁路DK107+105框架顶进涵工程,并与现有开环压力计算方法进行对比,利用本文方法计算得到的开环压力值更接近现场实测范围,并优于现有计算方法。结论研究结果可为袖阀管注浆理论发展和现场应用提供支持。

托顶煤巷道易片冒顶板变形机理与超前导管预注浆控制技术研究

目的 为探究厚煤层易片冒区域托顶煤巷道顶板变形破坏机理,并对易片冒区托顶煤巷道顶板进行有效控制,方法 以常村煤矿2701工作面皮带运输巷为例,通过等截面梁理论分析托顶煤巷道顶板破断成因,研究托顶煤巷道顶板的稳定性与巷道宽度和顶煤强度的关系。通过极限平衡准则得到巷帮位移的计算公式,证明托顶煤巷道具有帮顶协同变形机制。建立托顶煤巷道数值模型,研究巷道埋深、侧压系数、顶煤厚度和顶煤强度与托顶煤巷道围岩稳定性的关系。结果 结果表明:巷道埋深越大,其对托顶煤巷道两帮稳定性的影响越大;侧压系数的增加对巷道两帮和底鼓量的影响更大,对顶板影响较小;顶板下沉量与顶煤厚度呈正相关,底鼓量则与顶煤厚度呈负相关;顶煤强度的增加使巷道顶板下沉量与两帮移近量均近似呈线性减小趋势,底鼓量基本保持不变。结论 通过幂律型流体柱形渗透注浆扩散理论得到超前导管注浆半径,由此提出托顶煤巷道超前导管预注浆帮顶联合控制技术,成功控制易片冒托顶煤巷道顶板冒落问题,可为类似地质条件的托顶煤巷道顶板控制提供借鉴。

嵌岩低桩承台锁口钢管桩围堰设计与施工技术

昌九高铁扬子洲赣江公铁大桥西支主桥为(48+144+320+144+48)m无砟轨道钢箱桁组合梁斜拉桥。桥塔墩位于通航河道内,桥位处河床覆盖层浅,基岩强度高,基础由大直径钻孔桩和矩形嵌岩低桩承台组成,承台采用锁口钢管桩围堰施工方案。G33号主墩围堰平面设计尺寸54.56 m×28.52 m,锁口钢管桩采用Q345B材质∅1020 mm螺旋钢管,长28 m,钢管桩之间采用C-T形锁扣连接;围堰设置4层内支撑,单层内支撑设3道对撑,内支撑四角设型钢斜撑;基底设置混凝土垫层参与围堰结构受力。围堰采用XR360旋挖钻机在岩层中引孔,孔内换填细砂后插打钢管桩,钢管桩壁内、外两侧换填砂采用高压旋喷注浆加固。围堰设置智能化监测系统,对围堰受力、变形等进行实时动态监控。实践证明,该桥围堰结构安全可靠、止水效果良好、施工快捷高效。

顶管施工过程中浆液扩散对减阻效果影响

浆液扩散是影响顶管注浆减阻的关键因素,为此建立顶管三维数值分析模型,引入扩散环模拟顶管施工过程中浆液的扩散过程,根据管周土体与管片接触情况修改管土摩擦因数,研究顶管施工过程中浆液扩散过程对减阻效果的影响.将计算得到的顶进摩阻力与实测数据进行对比,验证方法的可靠性,进一步研究了顶管施工过程中滤过效应对土体位移的影响及注浆扩散相关参数对顶管施工过程中土体位移及顶进摩阻力的影响.结果表明:考虑滤过效应时的地表沉降更小;滤过效应引起的渗透系数衰减越强则地表沉降及顶进摩阻力越小;浆液扩散的越快,泥浆套越完整,则顶管顶进期间的注浆减阻效果越好.

大断面类矩形顶管注浆压力对管节损伤的影响分析

为探究大断面矩形顶管注浆压力波动及其控制边界难以确定的实际问题,依托南京某大断面类矩形顶管工程,借助理论分析、工程类比和数值模拟等方法,研究了顶板和侧壁局部憋压工况下,大断面类矩形管节结构的变形和损伤机制。通过分析矩形顶管管节受力特征,计算了大断面类矩形管节承受的外荷载,并采用ABAQUS有限元数值模拟软件内置的混凝土损伤塑性模型进行数值建模,研究不同注浆压力作用下钢筋混凝土管节损伤演化机制。结果表明:(1)注浆荷载作为可变荷载,对管节受力有明显影响,应将注浆压力纳入管节设计环节;(2)针对该工程,其理论注浆压力为0.311 MPa,考虑抑制背土效应的需要,应适当提高注浆压力,但必须控制在合理范围内;(3)从损伤演化的角度来看,注浆荷载达到0.6 MPa时,管节顶板的拉伸损伤已达到较高水平,因此,将0.6 MPa作为该工程的注浆压力预警指标,而0.9 MPa应作为注浆压力的控制指标。

浅埋富水砂层隧道复合注浆治理技术研究

青岛地铁四号线张村站横通道为浅埋富水砂层,为了解决开挖过程中面临的涌水涌砂问题,采用多方法复合注浆加固技术进行治理。模袋桩布置于重点加固区外轮廓,模袋桩工法能起到桩体加固作用,同时可以控制注浆扩散,抑制地表抬升;分段钢管桩布置于重点加固区域内部,采用分段注入的方式,均匀扩散有利于加固效果,且能避免局部不均匀注浆造成的抬升问题;在中粗砂地层中,水泥浆液的渗滤效应是不可忽视的,注浆扩散半径按1.2m进行考虑,实践证明是合理的。浅埋富水砂层注浆结束后,配合真空降水,实现了隧道内的无水施工环境。钢管桩、模袋桩和注浆三种方法构成了复合加固技术,配合其他辅助工艺方法,有效解决了浅埋富水砂层的治理难题,对类似工程具有借鉴意义。

触变泥浆组成对减阻性能影响的室内测定试验

同步注浆是顶管施工过程中不可或缺的工序,其中触变泥浆的减阻性能是影响注浆减阻效果的关键因素。为此,本文使用室内摩阻试验测定触变泥浆及浆土混合物的摩阻参数,研究泥浆中不同成分配比对浆液减阻性能的影响。结果表明:泥浆的3种主要组成成分——膨润土、CMC(Carboxylmethyl Cellulose)、纯碱,均对触变泥浆的减阻性能有影响;膨润土含量对触变泥浆的摩阻参数影响最大,浆液中膨润土含量越高、浆土混合物的摩阻系数越小。

“三软地层”超前探放水综合控制技术

“三软地层”探放水钻孔孔口管固管安装困难、顶板遇水塌陷渗水、疏放水钻孔坍塌堵孔以及钻孔缩颈的施工技术一直难以解决。通过理论计算与工程实践,摸索了一套探放水创新施工工艺,进行了优化钻孔参数设计,11701工作面大部分顶板疏放水钻孔垂高取200 m,终孔孔距不大于60 m,富水区域进行加密。技术上攻克了套管加长后固结难的技术难题,研发出一套“分级注浆固管法”,将整个套管牢固安装在设计位置,实现了在软岩区域快速固结安装超长孔口套管的新工法。针对“三软地层”的钻孔探放水,为了解决“三软地层”的探放水钻孔在成孔后坍塌堵塞的技术难题,创造性的研发出三级注浆以及“全孔花管护壁新工艺”;工程实践证明该套技术方案很好地解决了“三软地层”探放水钻孔施工难题。

机械顶管下穿河流时土体变形特征研究

以成都锦江再生水干管穿越河流顶管施工为研究背景,利用FLAC 3D软件模拟掘进,开展顶管施工数值分析。通过施工模型及其建模过程,研究顶管顶进时周边土体变形影响。结果表明,顶进过程中土体沉降沿掘进方向呈周期性变化,土体沉降量最大值发生在管道间接口处;不同泥水仓压力和注浆压力工况下,河道及两侧河岸地表沉降量以管道中线呈对称分布,管道上方地表沉降量最大,随着监测点向管道中线移动,地表沉降变化速率明显增大,且在中线附近变化速率显著减小。随着泥水仓压力的增大,土层变形量显著减小,而注浆压力的增大,土层变形量变化幅度较小。

顶管施工对土体扰动机理的数值模拟研究

由于顶管施工现场的环境复杂性增加和顶进长度的增长,不恰当的施工参数控制可能导致对现有建筑物的影响过大甚至引发重大安全事故。因此,研究顶管施工中土体扰动机理、了解各施工参数对地层扰动的影响,对从理论上指导顶管施工,优化施工工艺具有重要的研究意义。通过数值模拟研究注浆压力、开挖面支护力对土体变形的影响规律,并与实测结果进行了对比验证。结果表明,不同注浆压力情况下,地表竖向位移呈“弓”字形变化趋势;在距始发井15~50m距离范围内,各注浆压力的地表沉降变化基本一致。开挖面支护力与地表沉降数值基本呈负相关关系,并且在距始发井约为10m位置处,地表竖向位移出现反弯点,范围外的土体趋于稳定。

老旧城区排水管道地箭式微顶管技术应用研究——以武汉市老城区改造为例

以武汉市历史风貌区老旧城区排水改造工程为背景,对复杂地质下地箭式微型顶管施工进行分析研究,介绍了微型顶管技术的工艺原理,重点阐述了微型顶管技术在城市排水改造工程中的施工工艺及控制措施,提出了高压旋喷桩止水帷幕+洞口橡胶止水装置以及触变泥浆智能注浆系统对流沙、涌泥的防治方法,切实解决了传统开槽法排水管道施工的不足,为类似工程施工提供借鉴。

富水卵漂石地层盾构近距离下穿运营地铁隧道施工技术研究

[目的]富水卵漂石地层盾构下穿既有地铁线路施工过程中,易导致既有地铁线路上方土体不规则沉降超出控制范围,进而可能引发地下水喷涌和地面塌陷问题。为此,需要对富水卵漂石地层盾构近距离下穿运营地铁隧道的施工技术进行研究。[方法]以新建成都地铁17号线凤溪大道站盾构下穿既有地铁4号线为案例,在阐述工程概况的基础上,选取了4个地面沉降测点和4个深层土体沉降测点,分析了盾构掘进过程中地层的沉降变化规律。采用MIDAS GTS软件建立了三维有限元模型,对采用38 m超长管棚与斜向注浆相结合的加固施工进行模拟,对4号线隧道预加固效果进行了分析。基于此,明确了地面跟踪注浆的时机,进一步分析了地面跟踪注浆的效果。[结果及结论]该加固措施有效提高了4号线结构底部土体的整体性,改善了4号线结构的受力状况,有效控制了4号线的结构沉降。

下穿地下构筑物群桩富水砂层盾构通道MJS预加固施工技术研究及应用

下穿地下构筑物群桩富水砂层盾构通道MJS预加固施工技术包括技术原理、实施思路和具体施工步骤,其由密布群桩富水砂层水平引孔、富水砂层水平引孔砂土流失控制、常规水平MJS注浆加固3个环节组成。技术采用引孔机钻杆+外套管进行水平引孔,实现立柱桩和高强度管桩的穿越,以及富水砂层中的长距离成孔,引孔过程中通过双液注浆对注浆线路进行一次加固,同时利用洞口安装的法兰盘+止回阀来进行砂土流失控制,减少引孔对地下构筑物和周边环境的影响,引孔完成后,进行常规MJS注浆加固,达到预加固目标,并形成具体的下穿地下构筑物群桩富水砂层盾构通道MJS预加固施工步骤指导施工,大幅减少对地下构筑物和周边环境的影响,减少泥浆浪费,提高施工效率,经济社会效益较好,具有较好的推广应用价值。

富水砂卵石地层盾构隧道近接下穿运营线路变形特性分析

依托成都地铁19号线双流机场—龙桥路站区间下穿既有运营地铁3号线工程,采用ANSYS数值模拟软件,分析富水砂卵石地层超前管棚支护和洞内深孔注浆联合加固下,盾构穿越施工全过程的地表沉降和既有地铁管片支护结构变形规律,并通过实测数据验证数值模拟的准确性。结果表明:地表竖向沉降符合Peck曲线分布,地表最大沉降2.59 mm,满足下穿施工控制要求;3号线管片保持平稳,竖向位移最大值4.80 mm,左右拱腰虽然在穿越段受开挖扰动,发生较大水平位移,但在穿越后基本恢复;现场实测数据表明联合加固方案可确保盾构施工及运营线路的安全。

高层建筑桩基岩溶处理施工技术研究

针对高层建筑地基岩溶面广而深的特点,依托实际工程提出了先分区分块,后点-面相结合的岩溶处理方法。具体为先将整个场地划分为岩溶发育区、岩溶较发育区和岩溶弱发育区,对高密度发育区采用点-面结合的方法处理。其中面处理采用岩面注浆法加固岩面以上地层,以形成封闭。岩面以下则依据溶洞填充情况采用了袖阀管注浆或泵送水泥砂浆进行点处理,使洞内充填物与洞外介质固结成一个整体。后续地基处理及桩基检测结果均表明该岩溶处理施工技术能够满足高层建筑岩溶处理要求,值得进一步推广应用。

桩端后注浆PHC管桩原理及工程应用

PHC管桩具有承载力高、施工速度快、施工质量好和工程造价低的优点,因此在工程建设中得到广泛应用。但是受制于地基承载力,PHC管桩的桩身强度往往得不到充分发挥,造成资源浪费。桩端后注浆是提高地基承载力非常有效的方法。首先,利用PHC管桩空腔设置注浆管,在桩端安装具有注浆功能的桩尖,在PHC管桩中形成注浆回路;然后,将PHC管桩沉桩到位;最后,通过注浆回路向PHC管桩桩端压注高压水泥浆,加固桩端和桩侧土体,达到提高地基承载力和桩基承载力的目的。为了实现PHC管桩桩端后注浆,开发了注浆器内置式注浆桩尖。试验研究和工程应用表明,注浆器内置式注浆桩尖技术是可行的,桩端后注浆PHC管桩具有工艺简单、设备简易、效果显著和成本低廉的优点。