黄土盾构下穿不同地下非连续管线的模型试验

针对城市盾构隧道施工下穿既有输气管线引起管线沉降与受力问题,以河南省某在建高速公路为工程背景,进行室内模型试验和有限元数值模拟.考虑不同非连续管线接头间距、接头刚度和管隧间距的影响,探讨管隧正交工况下,隧道开挖对非连续管线沉降、弯矩及管土接触应力的影响.研究结果表明:黄土盾构正交下穿管线存在沉降集中区,在该区范围内,管线接头与管段相对刚度比的大小对管线平均沉降增长速率影响较大,相对刚度比由1.30减小至0.21,非连续管线平均沉降增长速率增大1.5倍;相对刚度比相对大小对非连续管线沉降和弯矩起到决定性作用;通过定义非连续管线综合刚度比,揭示不同综合刚度比下非连续管线最大沉降变化规律和管线最大正负弯矩相对变化规律,其中综合刚度比与管线最大沉降服从3次多项式拟合函数,管线的最大正弯矩值随着最大负弯矩值的改变服从4次多项式拟合函数;管线的管土接触应力变化均呈现“双峰型”变化,管土接触峰值应力随着接头间距的增大而增大;数值模拟表明,管线最大沉降随着管隧间距增大而呈现折线型减小,该转折点出现在管隧间距与隧道开挖直径比为1处.

天津某地铁车站深基坑工程监测数据分析

为了研究深基坑开挖变形规律及变形控制要点,以天津某地铁车站深基坑工程为研究对象,对深基坑施工全过程监测数据进行了分析,重点研究了施工过程中地下连续墙水平位移、支撑轴力、地表沉降、周边建筑物等实测数据随各施工工序和时间的变化规律,并对南侧地下连续墙墙体水平位移和建筑物变形超标的原因进行了详细分析。实测数据表明:地下连续墙施工及降水试验期间地表及建筑物沉降明显;除南侧地下连续墙体水平位移和建筑物变形超标外,其他各项变形数据均小于设计允许值;地下连续墙的施工质量对墙体水平位移有显著影响;建筑物沉降比地表沉降更加敏感;基坑开挖过程中除监测外,还应加强对墙体质量、渗漏水等情况的巡查。

大断面矩形顶管下穿管线MJS加固效果研究

郑州地铁3号线某车站8号出入口采用大断面矩形顶管施工,近距离垂直下穿DN2000污水管线,采用MJS工法对污水管线底部土体进行加固,对顶管过程的地表和管线位移进行实时监测,通过对比数值模拟和实测结果,验证数值模型的准确性和MJS管底土体加固措施的可行性。通过三维数值计算得出:采用MJS加固后的地表沉降、管线竖向位移、横向水平位移、弯矩和剪力比未加固土体分别减小53.59%、38.13%、73.3%、57.3%和48.02%,MJS能够明显提高管底土体承载力、密实度、强度和弹性模量,起到固定和保护管线的作用;进一步分析MJS的注浆置换率、加固宽度、加固深度对管线变形的影响,并给出置换率、加固宽度和加固深度建议值,为类似工程提供参考和借鉴。

煤矿区固废矿化固定封存CO_(2)与减污降碳协同处置利用的研究进展

“双碳”战略目标对煤炭行业转型升级和绿色低碳发展提出了新要求。以煤为主的能源结构和煤炭高强度开发带来矿区固废占用土地空间、破坏生态环境和排放温室气体,已成为制约煤炭行业绿色低碳发展的突出问题之一。基于“利废固碳、从哪里来到哪里去”的理念,探寻煤矿区固废无害化、减量化、资源化、低碳化的处置新路径,创新发展矿区固废处置、采空区地下空间充分利用、CO_(2)捕集利用与封存(CCUS)相融合的关键技术,是“双碳”目标下我国矿区绿色低碳发展的紧迫需求。研究工作表明:煤矸石、粉煤灰、炉底渣和煤气化渣等矿区固废在矿山地下空间充填开采与沉陷治理、煤矿防灭火、建筑用材及农业等领域的资源化利用路径与处置技术已取得重要进展,为矿区固废固定封存CO_(2)研究提供了基础和启示,但矿区固废固定封存CO_(2)的工程化技术研究亟待加强;矿区固废矿化固定与封存CO_(2)潜力大、具有工程可行性,正在形成矿区固废处置-煤基CCUS-采空区充填新的技术体系;矿区固废与CO_(2)基气-液-固三相介质矿化强化、高效吸收与矿化固碳调控技术、地下空间矿化固碳充填与CO_(2)密闭封存、采空区充填固定封存CO_(2)潜力评价与碳去除量核算、采空区充填固定封存CO_(2)环境与安全性评价等将构成固废处置-煤基CCUS-采空区充填技术体系的核心内涵;矿区固废处置–煤基CCUS–采空区充填技术是未来实现“煤炭生产加工-矿区固废处置-高效矿化固碳与CO_(2)封存-地下空间充填与利用-矿区地面沉陷防治与生态修复”的无废矿山循环经济模式的关键,矿区固废+CO_(2)基地下充填与封闭功能材料研发是重要突破口。矿区固废处置、煤基CCUS、采空区充填与地下空间利用、矿区生态修复保护等融合技术研发应用为绿色低碳型矿山建设提供了新的发展思路。

PBA暗挖车站施工近接南水北调暗涵地表沉降研究

北京地铁12号线四季青站工程采用洞桩法施工,应用迈达斯GTS NX数值模拟软件,对四季青站近接南水北调暗涵进行数值模拟。模拟了四种不同的导洞施工顺序,并将模拟结果与实地监测值进行对比,两者较为吻合。研究结果表明:施工方法的选择对于减少地表沉降和既有暗涵变形沉降具有重要影响,四季青站为双层单柱双跨岛式车站,“先下后上-先两边后中间”是最优的施工顺序;在导洞开挖和初支扣拱阶段地表沉降较大,施作顶底纵梁和灌注桩以及土体分层开挖阶段所引起的地表沉降较小。研究开挖过程中地铁车站和南水北调暗涵上方的地表沉降对保障施工顺利进行具有重要意义。

地下管廊深基坑回填土层沉降特征研究

为研究城市地下综合管廊回填后路面的沉降规律,依托雄安新区某管廊工程,运用现场回填土层沉降变形物联网智能监测与数值模拟计算方法,建立了综合管廊基坑回填施工过程的力学计算模型,对不同工况下的路面沉降与管廊结构的应力、应变情况进行分析。研究结果表明:1)回填土体的累积沉降量及各土层间的沉降差随着回填土层厚度的增大而增大。2)在阶梯法回填施工中,施工回填段数越多,路面沉降量及不均匀沉降程度越小,管廊结构变形越大。3)施工后的路面沉降量随着压实度的增大而显著减小。相关模拟方法与研究成果可为类似综合管廊回填工程的方案设计提供参考依据。

地下空间盖挖逆作法施工技术及变形分析

以青岛地铁井冈山路站地下空间开发项目为背景,详细介绍了盖挖逆作法施工技术。为了系统地研究地下结构在施工过程中的变形规律,采用有限元软件对施工全过程进行精细化数值模拟研究,得到了不同施工阶段顶板沉降变形规律、施工对周边地层变形的影响规律及不同开挖方式条件下竖向结构差异沉降规律。研究结果表明,采用对称开挖法时顶板产生的沉降最小为14.2mm,采用顺序开挖法次之,沉降值为15.2mm,而采用间隔开挖法产生的沉降最大为17.2mm,竖向结构的差异沉降满足规范要求,顶板不会出现开裂破坏。采用对称开挖法时竖向结构的最大沉降和最大差异沉降为3种开挖方式中最小,而采用间隔开挖法为最不利的开挖方式,其产生的最大沉降和差异沉降值为3种开挖方式中最大,故施工中应优先选择对称开挖法,避免选用间隔开挖法。

地下空间开发对其三面围合历保建筑影响实测分析

分析上海软土地区历史文化风貌区内某地下空间开发的深基坑施工对周边三面合围历史保护建筑的影响。深基坑分为三个区先后顺作实施,并采用锚杆静压桩对历史保护建筑进行沉降控制复合桩基加固,以控制新增地下空间施工对建筑物的影响。监测结果分析表明,基坑开挖前的历史保护建筑基础加固、基坑围护体施工、坑内被动区土体加固、工程桩施工等工程活动引起周边历史保护建筑沉降约占其总沉降的一半左右;历史保护建筑沉降内侧大而外侧小,中部大而角部小,各测点的沉降同其与基坑的距离大致线性相关;基坑开挖引起地下连续墙变形的空间效应会对紧邻的建筑变形产生显著影响,地下连续墙侧移大的区域引起建筑物的附加沉降也越大;基坑开挖引起了建筑物一定程度的倾斜回复,其最大差异沉降为1/468,最大倾斜变化量仅0.32‰,原有裂缝未进一步发展,说明沉降控制复合桩基加固保障了建筑物安全。

滨海软土路基承载变形特性数值模拟研究

为分析地下通道施工时滨海软土路基的承载变形特性,以青岛市胶州市上合大道配套交通建设项目为背景,运用有限元软件建立地下通道敞开段三维数值计算模型,研究地下通道敞开段主体结构施工时软土路基的沉降变化规律、箱涵表面的最大剪应力以及土体竖向应力变化规律。研究结果表明,路基沉降主要发生在填土部分,地下通道主体结构两侧的沉降位移较大,水平位移主要发生在坡脚位置及主体结构与填土连接处;主体结构两侧的沉降位移随着填土高度的增加,增大幅度相同;主体结构底部前排桩最大剪应力在土体下一定深度相同,土体竖向应力曲线整体呈“W”型,且随着填土高度的增加而增大,以期为类似滨海软土路基地下通道主体结构施工工程提供参考。

城市轨道交通深厚软土地层地下车站超长钻孔灌注桩承载-沉降特性分析

[目的]为有效控制软土地层深基坑开挖及使用过程中车站结构的变形,同时增大坑底承载力,需对上部含有空桩的超长钻孔灌注桩(以下简称“超长桩”)承载-沉降特性进行深入研究。[方法]以某城市轨道交通双线L型交叉换乘车站为例,采用自平衡法静载试验和数值模型对超长桩承载-沉降特性的影响因素进行分析,并探究超长桩承载特性与桩身长度、桩身刚度及桩身直径之间的关系。[结果及结论]静载试验表明:上部含有空桩的超长桩在荷载箱等量增荷加载过程中,桩顶位移及其增速均逐渐增大,在卸荷过程中桩顶出现位移回弹现象。数值模拟分析表明:超长桩的桩身轴力从桩顶到桩端呈逐渐减小趋势,在桩顶极限荷载作用下,桩身上部的轴力远大于桩端;桩身长度和桩身刚度变化会影响上部含有空桩的超长桩承载-沉降特性,桩身刚度改变对其造成的影响很小。

软土地基地下管线防沉降措施研究

石油化工项目多处软土滩涂场地,地基土压缩性高、沉降大,差异沉降易引起地下管线泄漏,危害严重。文章对软土地基的沉降原理进行分析,指出防治地下管线沉降的必要性,并对传统防沉降措施进行总结,分析其优缺点。提出优化的软土地基防沉降措施“关键点支承”法,对其可行性进行分析,并结合实际工程进行验证。

基于超声波相控阵法的工业厂房地下病害体检测应用研究

工业厂房地下病害体隐蔽性较强,且易引起地面不均匀沉降,危及厂房安全,目前常规检测技术难以有效对病害体进行检测,需要开发更为精确的检测技术和方法。本文以发生不均匀沉降的某工业厂房为例,采用超声波相控阵无损检测方法对厂房地下病害体进行检测,并使用探地雷达法进行对比验证。结果表明:超声波相控阵法能有效探测出空洞、不密实地下病害体,检测结果较探地雷达清晰,可全面检测出小型地下病害体。本文结果可为超声波相控阵法在地下病害体的无损检测方面提供有益参考。

某地铁站出入口顶推箱涵施工对公路及地下管网的影响分析

以某拟建地铁站出入口顶推箱涵下穿既有公路工程为研究背景,基于Midas GTS NX有限元分析软件开展数值模拟分析。综合考虑地质条件、施工阶段、公路及地下管网运营荷载等因素,模拟基坑开挖及顶推箱涵施工全过程,对穿越路段的路基沉降和地下管网位移的影响等进行分析,并提出相应的施工措施建议,确保施工质量及公路运营安全。

市政施工过程中的地下管线保护措施研究

文章探讨了市政施工过程中地下管线存在的问题,提出了相应的管线保护优化措施,并结合实际案例进行分析。研究结果表明,由于材料的重心作用在其中心位置处,静载荷作用在管道堆积材料中心点处的竖向位移最大,且由中心向两侧减小;随着材料的载荷增大,位移量逐渐增加;采取保护措施后,单次最大沉降和总沉降最大值分别为8 mm和13 mm,整体沉降均匀且沉降值较小,使管道得到了有效保护。

深大基坑地下连续墙施工对既有建筑物的影响

文章依托邯郸校区中华经济文化研究中心项目,系统介绍了地下连续墙支护方案及地下连续墙施工工艺。通过现场监测获得了地下连续墙施工过程中周边建筑物不同部位的沉降情况。研究表明,地下连续墙不同阶段对周边建筑物的影响程度差异显著,其中,成槽浇筑阶段影响最大,导墙施工阶段影响次之,开挖施工阶段影响较小,降水施工阶段影响最小。监测点B和E的沉降总体较大,施工过程中应着重监测这两个部位的沉降情况。

建筑物下矿山法地铁隧道盾构接收关键技术研究

建筑物下方常规矿山法地铁隧道盾构接收无地面注浆加固及井点降水条件,为避免地表及建筑物变形过大且确保盾构接收无水条件,提出超前大管棚+两道端头墙+洞内回填砂浆+洞内潜埋井降水的盾构接收方案。以成都地铁5号线科园站—九兴大道站区间建筑物下矿山法地铁隧道盾构接收工程为背景,运用有限元方法分析研究建筑物下矿山法地铁隧道盾构接收地表及建筑物的沉降变形规律,并辅以现场实测手段验证。研究结果表明:基于洞内回填砂浆体及潜埋井降水的盾构接收方案地表沉降极值为3.81 mm,小于地表沉降控制值,且距矿山法隧道端头墙约35 m范围盾构掘进对地表沉降影响显著,施工期间应加强监控量测;盾构接收段正上方建筑物沉降极值为8.52 mm,亦小于建筑物沉降控制值,地表及建筑物沉降极值均位于盾构隧道轴线正上方,且现场实测值与计算值基本吻合,该洞内盾构接收技术方案合理可行且安全可靠。

挖孔灌注桩结合静压钢管桩在某地下车库基础止沉加固中的应用

位于湿陷性黄土场地某地下车库桩基出现持续不均匀沉降,导致该地下车库部分柱竖向位移过大,相邻柱沉降差超过规范限值。为了制止该地下车库桩基的沉降,首先对其进行了检测与鉴定,找到不均匀沉降的原因,再有针对性制定对于一桩一柱基础的加固方案,在原桩基的一侧新增挖孔灌注桩并增大承台进行加固,同时在偏心加固灌注桩的对面采用三根静压钢管桩加固在承台底,既增强了加固效果,又增大了安全储备,同时避免了只有一根灌注桩加固后产生的承载偏心,相比“二牛抬杠”加固方案节约工期和投资。

顶管法在城市中心轨道交通施工中的应用

随着城市轨道交通网络的逐渐完善,城市核心区轨道交通地下车站建设与周围环境之间的矛盾异常突出,亟需探索新的保安全、少搬迁、轻影响的施工方法,为极复杂环境下地下车站施工提供技术储备。以福州市城市轨道交通4号线一期工程凤凰池站4号出入口过街通道,金牛山站2号、3号出入口过街通道、省立医院站-东门站(原塔头站)区间工程为实例,探索顶管法在城市中心轨道交通施工中的应用。详细介绍了三个过街通道和一个渡线段工程的周边环境、工法比选、施工重难点、周边环境保护措施,经工程实践,该工程达到了减小占用场地、降低施工对城市环境影响,并控制地面和管线变形的施工要求,实现了绿色、环保、安全的目标。

黄河冲积地层临河深基坑变形特性研究

依据黄河冲积地层某采用地下连续墙加内支撑支护结构的临河深基坑开挖监测数据,研究了地下连续墙墙体水平位移、地下连续墙墙顶竖向位移和地下连续墙墙后地表沉降的变化规律,验证了采用稳定安全系数法估算深基坑变形在该地区的适用性。研究结果表明:地下连续墙墙体水平位移具有显著的时空效应,墙体最大水平位移随监测点与深基坑边缘距离的增大呈对数型增长趋势,墙体最大水平位移与深基坑开挖深度成线性正相关;底板浇筑前地下连续墙墙体最大水平位移为0.15%H(H为基坑总深度),位于92.3%H深度处。地下连续墙墙顶竖向隆起,底板浇筑后土体自重应力获得一定程度的恢复,地下连续墙墙顶竖向位移基本保持稳定。地下连续墙墙后地表沉降呈凹槽形分布,墙后最大地表沉降为0.11%H。采用稳定安全系数法估算地下连续墙墙体最大水平位移为0.38%H,地下连续墙墙后最大地表沉降实测值为地下连续墙墙体最大水平位移实测值的73%,符合稳定安全系数法估算结果,可为类似地区深基坑变形特性研究提供参考。

基于实测数据的隧道地表沉降Peck经验参数研究

研究目的:地下工程施工诱发的地表沉降预测模型及参数,不仅与施工方法密切相关,更因区域地质条件的变化而具有很大的局限性。为精确获得暗挖隧道地表沉降的Peck模型经验参数,依据北京地区大量岩土工程勘察报告所揭示的不同区域地层岩土力学参数进行区域划分,基于不同区域矿山法和盾构法工程地表沉降监测大数据,利用理论计算与回归分析方法,对Peck公式预测模型参数(沉降槽宽度参数K及地层损失率Vl)进行大量的反演分析,获得不同区域典型地质条件下的经验参数,给出精确参数的取值范围,从而为本地区及类似地质条件下的暗挖工程地表沉降变形预测及工程安全风险管控提供技术支持。研究结论:(1)北京西部砂卵石地层、中部中粗砂地层、东部黏性土地层的暗挖隧道地表沉降Peck公式预测参数的取值范围如下:盾构法隧道沉降槽宽度参数K分别为0.32~0.44、0.34~0.51、0.48~0.73,地层损失率Vl分别为0.60%~1.24%、0.83%~1.38%、1.28%~2.52%;(2)西、中、东部区域矿山法隧道地表沉降Peck公式参数适宜的取值范围如下:沉降槽宽度参数K分别为0.29~0.44、0.47~0.61、0.59~0.70,地层损失率Vl分别为0.97%~1.51%、1.13%~1.90%、1.65%~2.00%;(3)本研究成果可应用于类似地质条件下的暗挖工程领域地表沉降的变形预测。