不同因素导致的差异沉降对盾构隧道受力特性影响研究

盾构隧道在下卧地层软硬突变、局部堆载等因素影响下易产生不均匀沉降,可能诱发管片环间错台、螺栓断裂和接缝渗水等病害,危及隧道安全。然而,现有试验研究在隧道模型上多将纵向接头简化处理,难以反映盾构隧道纵向受力变形特性,对于隧道下卧软硬突变地层等工况的模拟也较为缺乏。为此,提出一种可同时模拟抗拉、抗弯刚度的“弹簧+螺栓型”接头,并以此接头制作可满足纵向力学性能相似的隧道模型,对盾构隧道进行下卧软硬突变、局部堆载等工况下的模型试验,进一步探明不同因素导致的差异沉降对盾构隧道的影响机理,并采用数值模拟验证了试验的可行性。研究结果表明:1)较单一地层而言,隧道下卧软硬突变时纵向沉降曲线呈现明显的非线性,其隧道沉降及差异沉降最值显著增大,软土侧隧道沉降较硬土侧更为显著,最大沉降、沉降差均出现在突变区软土侧衬砌处;2)下卧地层突变导致隧道横向收敛变形在纵向上分布不均,使软土侧衬砌收敛变形减小,硬土侧衬砌收敛变形显著增大;3)局部堆载对管片弯矩分布影响较小,对弯矩最值影响较大;4)下卧软土区隧道结构内力分布明显变异,隧道衬砌正弯矩区域显著增大,负弯矩区域略有减小,且弯矩最值提升显著。因此针对软硬突变地层,必要时在硬土侧隧道可采用粘钢法等方法提升衬砌横向刚度,以控制其收敛变形;软土侧隧道建议对管片进行螺栓复紧,并加强接缝防水,以减小下卧地层弱化对隧道结构产生的不利影响。

成南高速公路软土地基高路堤拓宽工程差异沉降及控制标准研究

依托成南高速扩容工程,基于有限元方法,深入研究软土区高填路基拓宽工程差异沉降变化规律及其影响因素,提出适用于成南高速软土区高填拼接路基的差异沉降控制标准.研究表明,施工期在旧路基面会产生向两侧的水平变形和较大的不均匀沉降,极易导致旧路面中心附近产生纵向裂缝;运营期,不同运营时段路基表面累积沉降半幅区呈“勺”状分布,沉降最大值出现在路基拼接处附近,此处的底基层更容易出现拉裂破坏,运营期拼接附近成为路面裂缝的多发区域;填土高度、软基厚度、软土性质对路基面差异沉降影响均非常显著,而新路基模量对差异沉降的影响并不明显;综合考虑路面材料的极限拉应力和疲劳效应组合,对差异沉降控制标准进行了4级分级,以指导工程设计.

盾构隧道施工对邻近建筑物差异沉降与扭曲变形影响分析

针对盾构隧道施工侧穿既有建筑物问题,结合南京地铁一号线北延段工程,以盾构隧道侧穿某浅基础建筑物为研究对象,通过对建筑物沉降实测数据进行分析,并利用Plaxis 3D软件建立数值模型,研究了隧道距建筑物不同水平距离和盾构以不同角度穿越对建筑物差异沉降与扭曲变形特征的影响。结果表明:随着盾构开挖面逐渐接近建筑物,建筑物差异沉降及扭曲变形逐渐增大;差异沉降量在盾构机通过时达到最大值,之后趋于稳定,而扭曲变形峰值出现在盾构开挖面到达建筑物中点截面位置时,随后逐渐减小;当建筑物中心至隧道轴线的水平距离与隧道外径之比L/D=0.5~2时,建筑物差异沉降量较大,在L/D=1.5时达到峰值;当盾构穿越夹角从θ=0°增大至θ=90°时,建筑物最大差异沉降量不断增加,而最终扭曲变形值则先增大后减小,在θ=45°时扭曲变形达到峰值。研究结果可为盾构隧道侧穿浅基础建筑物时相关类似工程提供参考。

改扩建工程路基差异沉降研究综述

随着我国经济社会的快速发展及交通量的持续增长,早期建成的高速公路已经开始出现通行能力差、服务水平低等问题。为了解决这一问题,我国在近年来积极开展了高速公路的改扩建工作,目前已完成了多条高速公路的改扩建工程并投入运营,取得了显著成效。然而,高速公路的改扩建与新建公路有所不同,高速公路在改扩建过程中涉及新老路基拼接、变形协调等问题,特别是新老路基拼接引起的差异沉降,对路基路面结构危害巨大。为此,国内外学者致力于对减小新老路基差异沉降进行研究,探索了许多新的理念和技术。从差异沉降的理论、影响因素以及路基拼接处的处治措施3方面对现有研究成果进行了回顾和梳理,发现对减小新老路基差异沉降的措施,尤其是对加筋结构的布置、路基内部排水结构的研究还比较缺乏。建议开展此类研究,并从理论和影响因素上对差异沉降进行分析,提出适用于多种工况的拼接措施,从而起到控制差异沉降的作用,旨在为实际工程项目提供理论和实际指导。

基于行驶舒适性的路桥过渡段差异沉降控制阈值

为解决传统路面结构路桥过渡段差异沉降过大和二次跳车问题,结合路桥工程实践,通过将桥头搭板放置一定深度和设置两级枕梁,并将桥头搭板与枕梁现浇在一起的方式,提出一种刚柔连续过渡的桥头搭板结构,用以改善桥头路基的应力分布及变形;同时为研究不同等级公路的路桥过渡段差异沉降控制阈值,给出量化指标,通过分析桥头跳车作用机理,根据车辆振动系统输入激励与输出响应的关系,建立二维五自由度车辆振动模型,并根据不同等级公路的路桥过渡段处治情况,建立相应的计算模型,编写程序求解人体加权加速度均方根值,根据人体舒适程度分级情况确定不同等级公路的路桥过渡段差异沉降控制阈值。结果表明:高速公路一级公路、二级公路和三级公路的路桥过渡段差异沉降控制阈值为将容许搭板纵坡变化值控制在0.30%~0.40%、0.40%~0.55%、0.50%~0.75%和0.95%~1.35%,四级公路的路桥过渡段差异沉降控制阈值为台阶高度控制在0.05m以内。

差异沉降引起隧道内道床脱空的发展规律研究

研究目的:为研究盾构隧道差异沉降对道床脱空的影响,本文建立包含管片、钢筋笼、螺栓的错缝拼装三维盾构隧道计算模型,并采用足尺试验对建模方法进行正确性验证。基于此,分析盾构隧道差异沉降作用下,不同道床长度与不同道床伸缩缝位置对道床脱空的影响。研究结论:(1)在相同的隧道差异沉降率下,道床伸缩缝不与隧道环缝重合有利于道床与隧道的共同受力;(2)不同道床长度不影响道床脱空的损伤程度与“纺锤形”的脱空分布形态,但会影响道床底面的脱空范围,道床长度越大,中心块道床损伤范围越大;(3)道床伸缩缝与隧道环缝未重合条件下,道床底部损伤程度加深,沿隧道环缝位置产生贯通道床底面的损伤或脱空,道床伸缩缝越靠近管片中线,道床-隧道整体性越好,道床底部损伤程度越小,损伤范围越大,因此通过优化道床伸缩缝位置、控制道床长度,可以减少盾构隧道差异沉降产生的道床脱空病害;(4)本文研究可为盾构隧道内道床脱空病害整治提供参考。

高速公路软土路基路桥过渡段差异沉降研究

以山东省某高速公路软土路基路桥过渡段为研究对象,基于Midas有限元软件,分析软基路桥过渡段处治前后沉降量变化规律,并研究回填材料、高压旋喷桩对软基路桥过渡段沉降控制效果,探讨高压旋喷桩的位置参数、尺寸参数对沉降量的影响。不进行处治时,填料区的沉降变形曲线呈“V”形,沉降量先增大后减小,距桥台台背4.5 m时,沉降量达到最大值0.11 m;随距路基中心线距离的增大,路基表面沉降量在不断减小。换填法使得填料区的最大沉降量距桥台台背距离在逐渐变大,换填效果随刚度的增加在逐渐减弱,且当填料刚度增大5倍时,填料区的沉降量普遍小于软土区沉降量。喷射注浆法的沉降控制效果较稳定,沉降量随桩长的增大不断减小,当桩间距从1 m增加到1.5 m时,5 m桩长填料区最大沉降量增大了25%。

某浅圆仓结构差异沉降技术分析

某仓储浅圆仓出现了结构差异沉降,经过现场调研及对浅圆仓的施工、使用情况及沉降观测数据的整理分析,找出了A1仓结构基础出现较大差异沉降的原因,并结合工程实际提出有效阻止其继续发展的技术方案。证明了注浆加固和锚杆静压桩加固这两个方案在本工程中的可行性,并分析了二者优缺点。最终加固方案为锚杆静压桩加固浅圆仓基础、压密注浆处理浅圆仓基础外侧地基。

泡沫轻质土对高速公路改扩建新旧路基差异沉降的影响分析

依托某高速公路改扩建工程,研究新型材料泡沫轻质土作为填筑材料在路基工程中的应用效果。通过FLAC3D数值仿真软件,建立新旧路基模型,模拟新筑路基的沉降变化值,新建路基累计沉降值与距路基中心距离呈先增大后减小的趋势,距离路基中心12.5m处的沉降最大。对涵顶填土沉降在泡沫轻质土作用下的变化值进行了分析,阐述了泡沫轻质土的施工关键技术。

高速公路新旧路基差异沉降影响的模拟研究

文中依托贵州某高速公路改扩建工程实践,结合有限元分析软件构建公路模型,分析在不可压缩模量、填方高度和拓宽宽度等因素影响下,新旧路面结合位置处不均匀沉降的发展规律。结果表明,新旧路基在距旧路中心6 m以内,路基沉降较小,而在6~18 m内逐渐增大,并在新旧路基结合位置增长速度放缓,但数值进一步增加,在拓宽路基边缘位置出现最大沉降,沉降曲线在末尾处出现“波谷”状。适当增加地基土压缩模量能有效解决新旧路基差异沉降问题,提高工程质量。

公路拓宽工程中路基差异沉降特性研究

以乌干达KASESE公路改扩建工程为对象,研究不同路基高度以及是否有支挡结构对路基竖向沉降和侧向变形的影响。研究结果表明,随着路基填筑高度的增加,新填筑路基的沉降量均小于既有路基的沉降量;在相同的路基填筑高度下,有支挡结构和无支挡结构的既有路基部分的沉降量相近,无支挡结构的新填筑路基沉降量大于有支挡结构的新填筑路基沉降量;随着路基填筑高度的增加,既有路基的侧向变形呈现缓慢增加的变化趋势,且数值均较小,新填筑路基的侧向变形增加较快;在相同的路基填筑高度条件下,无支挡结构的新填筑路基侧向变形大于有支挡结构的新填筑路基侧向变形,由此表明设置护脚支挡结构对于控制新旧路基的侧向变形具发挥有效作用。

基于搭板设计的高速公路改扩建中路桥过渡段差异沉降控制方法

高速公路改扩建中路桥过渡段差异沉降,对高速公路路桥过渡段的行车舒适度存在不良影响,为此,研究高速公路改扩建中路桥过渡段差异沉降控制方法及标准。使用基于搭板设计的高速公路改扩建中路桥过渡段差异沉降控制方法,将高速公路改扩建中路桥过渡段的柔性路堤位置沉降与刚性桥台相结合,以有效调节纵坡状态,减少跳车情况对行车的负面影响。将沉降量、纵坡变化最大值作为差异沉降控制标准指标,高速公路改扩建中路桥过渡段差异沉降控制时,对应的容许差异沉降值为1.4~5.4cm,各级路面相应的纵坡变化最大值不可大于3.5%。研究结果显示,基于搭板设计的高速公路改扩建中路桥过渡段差异沉降控制方法使用下,高速公路改扩建中路桥过渡段差异沉降值、纵坡变化最大值均处于标准区间内,高速公路路桥过渡段行车舒适度得到保证,且使用成本少。

高速公路路基差异沉降处治效果分析

为研究不同加固方案路基差异沉降处治效果,在施工现场建立试验段并在工后通过沉降监测进行分析,监测结果表明:路基与构造物交界部位处治后路基沉降较未处治时明显下降,路基填筑施工前期沉降速率较低,而后逐步提升,且非强夯区沉降略高于强夯区,监测结束后均逐步趋稳;填挖交界处采用铺设土工格栅处治后路基沉降较未处治明显下降,监测完成后路基沉降基本趋稳,说明处治后路基差异沉降得到有效控制,处治效果良好。

公路拓宽工程中路基差异沉降研究

依托某拓宽路基工程案例,基于有限元方法对拓宽路基的不均匀沉降进行了分析,研究了不同参数的影响。结果表明:路基拓宽宽度和地基土弹性模量均对拓宽路基差异沉降有明显影响,弹性模量并非引起路面沉降的主要因素。在实际工程中,应采用多种手段避免路基差异沉降的产生,如路基双侧拓宽施工、保证新建路基压实度、采用复合地基等。

软土地区市政道路拓宽工程中的新老路基差异沉降处治问题分析

为提高软土地基处治效果,减少新老路基差异沉降,以湖北省荆州市某城市道路改扩建项目为例,研究新老路基差异沉降产生的机理并进行计算,提出了桩板复合地基的处治方案。利用横剖仪对K2+360断面进行沉降观测,结果表明,经桩板复合地基法处治后,新路基最大沉降量为7.82cm,最大沉降速率小于5mm/d,满足工后沉降要求,可有效控制新老路基差异沉降。

拓宽公路差异沉降问题的研究现状与成果综述

为系统地了解拓宽公路工程中差异沉降问题的研究现状和成果,有序梳理1997—2021年间的576篇相关文献,总结拓宽公路差异沉降问题研究的发展历程、主要研究内容和实际工程案例。归纳拓宽公路差异沉降的影响因素,提出按照内因、外因、直接因素和间接因素进行分类的方法;整合各因素对差异沉降曲线的影响规律和特征,建立差异沉降双向变化型、单向局部变化型和单向整体变化型三种曲线概化模型;总结差异沉降对路面结构层应力的影响规律;确定新旧路面拉应力的控制层位置,建立差异沉降控制标准计算的概化思路;整理差异沉降减控技术的种类,比较各减控技术的适用性和优缺点。基于研究现状,展望新旧路基顶面差异沉降的研究方向。

路基土体参数对拼接基差异沉降的影响规律研究

以安徽境内某高速公路拓宽工程为研究背景,通过有限元软件ABAQUS CAE建模,将工程勘察实际数据极值等幅调整,实现新路基土体各个物理参数在有限元软件材料设置方面的人为模拟,建立拓宽公路路基、地基在模拟地应力与交通荷载作用下的位移响应机制。计算结果表明:拓宽路基土体的重度的均匀增加对路基和地基表面沉降与水平位移方面都有着持续的影响,两者表面在横纵方向上位移均同步增大;土体的弹性模量的等幅增大会使地基表面差异沉降均匀增加;土体的摩擦角对路基差异沉降的影响较小;新路基土体的黏聚力则会影响拼接工程路基表面的水平位移。

改扩建高速公路新旧路基差异沉降的控制技术

随着交通运输需求的不断增长,高速公路的改扩建已成为当今社会发展的重要课题。新旧路基之间的差异沉降对道路使用寿命和驾驶安全造成重要影响。针对这一问题,本文从路基工程的角度出发,探讨了改扩建高速公路新旧路基差异沉降的控制技术。首先阐述了高速公路改扩建路基沉降机理,并介绍了影响差异沉降的主要因素,包括地质条件、地基处理、路基设计和施工工艺等。其次分析了新旧路基差异沉降的危害,最后进一步研究了控制差异沉降的关键技术,如合理设计路基结构、施工监测技术、地基加固技术、基础处理技术、均匀沉降预测和补偿结构设计等,以希望为改扩建高速公路的设计和施工提供重要参考。

城市道路新老路基路面结合处差异沉降处治技术研究

随着城市化进程的加快,城市道路改扩建工程日益增多,新老路基路面的结合处往往成为道路的薄弱环节,其差异沉降问题日益凸显。本研究通过深入分析新老路基路面结合处的沉降机理,提出了针对性的处治技术,旨在减少差异沉降,提高道路的整体性能。从结合处地基处治、结合处路基处治及结合处路面处治三方面阐述有效处治措施。基于本文分析,为城市道路的安全与畅通提供有力保障。

洪泽湖堤路结合工程差异沉降控制研究

差异沉降控制是堤路结合工程潜在的关键问题,基于洪泽湖堤防加固工程开展典型软土堤段差异沉降控制研究。首先通过有限元数值方法分析天然堆载、土工格栅加筋和浅层换填三种不同工况下的断面沉降发展规律,对比两种不同加固方式的作用效果并为施工加固提供设计方案。依据设计方案开展现场沉降变形监测工作,根据实测数据验证了数值模型的合理性并分析了两种加固方案的实际处理效果,结果表明浅层换填和土工格栅加筋处理的工后差异沉降分别为25.5 mm和38.5 mm,小于天然堆载的45.8 mm,在本工程中两种方案均较好地控制新老堤结合处的工后差异沉降,其中浅层换填处理的效果更佳。结合实测数据和数值预测结果为洪泽湖堤防加固工程典型软土堤段的路面铺筑和通车时间提供参考,在本工程中堤身填筑完成后60 d开展路面铺筑工作并在路面铺筑完毕后60 d通车,断面剩余沉降和差异沉降分别可控制在100 mm和45 mm内。