沉管隧道基础灌砂过程监测及填充状态评价

沉管隧道的沉降主要由荷载、基础充填层等控制,基础充填层的填充状态直接影响沉管隧道的长期服役性能。由于基础充填层施工属于隐蔽工程,目前的砂量控制、压力监测、位移测量及施工后潜水探摸等间接测试方法,无法满足基础层填充效果评估的要求;利用弹性波响应强度与填充层映射关系,结合支持向量机算法,提出了基础灌砂充填状态评价模型;采用弹性波测试技术实时监测广州车陂路沉管隧道基础灌砂过程,对采集的弹性波数据进行时域、频域和时频域的分析,确定影响填充状态的弹性波特征参数;填充过程中灌砂层实时变化,各项特征参数均呈现动态波动的特征;根据砂盘形成机制将基础填充状态定义为砂盘形成、砂盘扩展两个状态,将灌砂总时间前30%采集的弹性波数据样本定义为未灌满状态,将砂盘扩展状态中与管节抬升、压力等监测结果一致的弹性波数据样本定义为灌满状态,开展支持向量机模型训练,模型查准率为87.5%。利用该模型对新修建的管节的砂盘扩散半径进行实时监测,结果表明随着灌砂的进行,砂盘扩展速度在进程前期快速衰减,后期趋于平稳且受到边界条件干涉的砂盘扩展速度比不受干涉的砂盘高23%。该管节工后沉降控制在2.5 cm内,验证了模型的有效性。

沉管隧道基础灌砂模拟试验

基于相似理论与模拟试验,对沉管隧道基础灌砂的主要参数进行了研究;重点介绍了模拟试验的模型设计、试验流程、试验重点注意事项与试验技术要求,通过试验取得了所需的第一手数据,在对试验成果进行总结分析的基础上,对灌砂施工的主要参数进行了验证分析,其成果可为后续沉管隧道的基础灌砂施工提供参考与借鉴。

大型内河沉管隧道基础灌砂模型试验及效果检测技术研究

对某大型内河沉管隧道基础灌砂足尺模型试验进行详细阐述,应用冲击映像法、全波场无损检测法相结合的方式对试验模型中不同工况下灌砂前、灌砂过程中以及灌砂后的效果进行测试,对模型试验中不同工况下各项测试数据及结果进行系统分析,对沉管隧道基础灌砂工艺与灌砂效果进行评价。此外,介绍该大型内河沉管隧道基础灌砂效果现场监测内容及具体实施方法,基于先期施工各管段基础灌砂现场监测、潜水探摸及管段后续沉降监测结果,对大型内河沉管隧道基础灌砂效果现场检测及处理技术进行系统的研究。主要研究结论如下:1)冲击映像法可以监测砂积盘的生成及发展过程,可以较准确地判断灌砂填充状况和快速检测混凝土底板下部灌砂填充状态,是沉管隧道基础灌砂效果评价的有力手段,是动态把握灌砂过程、实时追踪施工过程的砂液变化的有力手段。2)已施工管段现场沉降量观测结果显示,沉管隧道E1—E6各管段已灌砂基础的承载力均满足设计要求,证明冲击映像法可以作为沉管隧道基础灌砂检测评定方法。

沉管隧道基础灌砂的实时无损检测试验研究

灌砂法已成为沉管隧道基础处理的主要施工方法,在灌砂过程中实施监测并对灌砂效果进行评价对确保基础灌砂施工质量显得尤为必要。本文依托南昌红谷隧道工程等比例基础灌砂模型试验,采用冲击映像法和全波场法相结合的无损检测方法,对灌砂前、灌砂后以及灌砂过程中砂积盘的扩散状况进行了监测。通过在不同灌砂工况下波形、时频以及成像剖面的分析,比较平均冲击响应强度的变化,建立起沉管隧道基础灌砂施工的实时无损检测方法。通过定义充盈率指标,实现对灌砂施工效果的定量评价。本试验研究成果将为实际沉管隧道基础灌砂施工的监测提供依据与技术支撑。

冲击映像法在沉管隧道基础灌砂监测中的应用

在沉管隧道工程中,采用无损检测技术对基础灌砂施工效果实施实时、经济、有效的监测,是施工监测必须要解决的难题。本文结合南昌红谷隧道监测实例,系统地介绍了冲击映像法在基础灌砂施工中的应用情况,包括测线布设、数据采集、分析与评定方法、监测结果以及相关的结论与施工建议。监测结果表明:冲击映像法能够对基础灌砂效果进行实时有效地评判,是一种新的基础灌砂施工监测与灌砂效果评价方法。

南昌红谷隧道基础灌砂施工工艺的模型试验研究

针对南昌红谷隧道灌砂法地基处理,文章设计了国内最大的沉管隧道等比例灌砂试验模型,建立了该模型试验的设备系统及灌砂监测系统。通过四种工况的灌砂模型试验,获得了砂积盘扩散实时状况、模型底板压力的变化规律以及灌砂后砂盘整体效果及其相对密实度,检验了灌砂法施工工艺设计的可行性和合理性,可为其他类似工程提供借鉴。

施工顺序影响沉管隧道基础灌砂模型试验

基础灌砂是沉管隧道工程施工中常用的基础处理方法。为了解决沉管隧道基础灌砂施工顺序的问题,通过对等比例灌砂模型灌砂实时观测试验,探讨了不同灌砂施工顺序对底板压力及砂积盘扩散的影响。研究表明:不同的灌砂顺序,对于灌砂效果有着明显的影响。先灌砂对后灌砂在特定方向上具有影响;后灌砂时,灌砂效果受先灌砂的影响,灌砂时间大大缩短,后灌砂会造成已灌砂完成的区域底板压力增大。

沉管隧道基础灌砂管底压力的监测试验研究

为确保沉管隧道的工程质量,对沉管隧道基础灌砂施工进行实时监测十分必要。通过沉管隧道等比例灌砂模型试验,探索一种新的基础灌砂施工的实时监测方法——基于管底压力监测系统及其分析方法,并对不同工况下灌砂过程中管底压力的变化状况进行研究。研究表明:1)最先灌砂孔在灌砂过程中不同方位同间距的底板压力呈现完全类似的变化规律,底板压力呈波浪型起伏而逐渐增大,该变化对应砂积盘的形成与消散状况;2)结合观察窗的观测结果,可确定砂积盘扩展的压力门槛值;3)先期灌砂孔对后期灌砂孔的底板压力影响明显,致使其不同方位底板压力变化更大、更复杂,后期灌砂砂积盘形成的压力大于前期灌砂砂积盘所形成的压力。

灌砂基础沉管隧道管段三维静力分析

沉管隧道多用于解决城市穿过江河的通道工程,是建在水底之下供人员和车辆通行的水下建筑物。以广州市某沉管隧道工程为实例,基于ANSYS有限元软件对灌砂基础的沉管隧道管段进行三维静力分析,根据实际数据进行三维建模、网格划分、施加荷载和边界条件约束,求解获得管段的应力、应变和管段总变形图。结果表明:沉管隧道底板灌砂孔位置出现应力集中现象,最大变形出现在管节接头连接键的位置,基于有限元的分析结果可以为管段结构强度和刚度设计提供一定的参考。

南昌红谷隧道沉管灌砂基础施工技术

以南昌红谷沉管隧道为例,建立物模灌砂试验,实践表明砂水比1∶8-1∶12、水泥熟料掺量6%、灌砂压力控制在0.1-0.15MPa,砂积盘半径能达到7.5-8 m。综合灌砂量、压力监测、水下探摸、管内测量4种监测方式,并利用全波场无损检测法和冲击映像法相结合的方式进行灌砂过程监测及其充填效果综合评价,得出结论：中孔以扩散半径达到7.5-8 m及充盈度≥65%为终孔指标,边孔以扩散半径达到7.5-8 m及溢砂与前一孔溢砂融合为终孔指标,进而指导砂泵压力及停泵时间;通过合理配置灌砂设备及选择优质灌砂料,并分析灌砂施工中出现的问题及解决对策,E1—E6管段基础灌砂完成后,管段沉降值均在可控范围内,表明沉管管段灌砂基础质量可靠。

后铺法灌砂基础沉管隧道沉管差异沉降原因分析及对策

广州洲头咀隧道工程采用后铺法灌砂基础,针对E2管节与E3管节不连续安装的特殊情况,分析了沉管差异沉降的原因,提出了应对措施,并使用钢剪切监测的结果验证所提出措施的有效性。总结了垫块基床和基槽清淤、保障灌砂基础的施工质量、相邻2节沉管管节沉放安装间隔时间不宜过长、使用鼻托梁预抬高后安装管节等建议措施。针对E2与E3沉管不同步沉降问题采取的处理措施可使E2与E3沉管接头施工处于可控状态,保证了沉管接头施工的质量及安全。施工过程的钢剪切监测结果以及隧道运营6 a多来的情况显示,针对E2与E3沉管不同步沉降问题所采取的处理措施是成功的。

沉管在核电排水工程中的应用

介绍沉管在核电排水工程中的应用,沉管安装时采用钢浮箱与浮吊相结合的安装工艺,沉管基础采用灌熟料砂基础,对接采用顶面搭接式,底面和侧面承插式,并在接头设置橡胶止水带,通过对拉千斤顶进行拉合管节,实现了核电排水沉管不漏水、不漏砂的功能要求。同时对排水沉管的设计方法进行了探索,并采用国际通用有限元软件对沉管结构从预制阶段到运营、检修阶段各种工况下的内力进行计算,取得了较好结果,为排水沉管设计提供了借鉴经验。