中风化泥质砂岩隧道“缓冲爆破+机械扩挖”施工技术分析

在中风化泥质砂岩层中进行隧道爆破开挖容易造成开挖轮廓线外围岩松动,出现超挖或塌方等工程事故。为降低爆破震动效应,改善开挖效果,以陇漳高速公路十里铺隧道开挖工程为例,通过多次现场试验,提出“缓冲爆破+机械扩挖”技术,并进行该技术的效果及效益分析。研究表明,“缓冲爆破+机械扩挖”技术能够实现中风化泥质砂岩隧道开挖高效、经济、安全。

隧道施工对风化泥质砂岩地层的敏感性分析

泥质具有遇水或长时间暴露易软化、崩解的特征,严重影响施工和结构的安全性。为进一步研究隧道结构受力和围岩变形对不同风化程度的泥质砂岩的敏感性,通过室内试验和数值模拟对其进行分析。基于室内力学试验得到不同风化程度下的围岩物理力学参数;随着力学参数的增大,结构受力和围岩变形对物理力学参数的敏感性逐渐减小;强风化泥质砂岩对围岩变形和结构受力的敏感度最大,中风化泥质砂岩次之,弱风化泥质砂岩最小;弱风化泥质砂岩对内摩擦角的敏感性大于黏聚力,而中风化和强风化泥质砂岩对黏聚力的敏感性大于内摩擦角。研究结果对于分析泥质砂岩地层特性及对指导隧道施工具有一定的参考价值。

风化泥质砂岩地层隧道结构安全性研究

泥质砂岩地层隧道在遇水条件下易产生垮塌的灾变现象。为探明不同风化程度下的泥质砂岩地层隧道结构安全性并有效控制围岩稳定,通过室内试验和地勘资料得到弱风化、中风化和强风化泥质砂岩的物理力学参数,弱风化、中风化和强风化下的泥质砂岩地层隧道初期支护最大压应力分别为8.14MPa、10.83MPa、14.26MPa,为支护结构极限承载力的33.6%、44.8%、58.9%,满足安全性要求。基于数值模拟对不同风化程度下的结构受力和变形差异进行量化,最后提出富水泥质砂岩的围岩稳定控制技术并通过现场监测验证支护措施的有效性。研究结果表明:不同风化程度下的结构受力和变形均满足控制要求,采取控制措施后,支护结构在第47d基本能保持稳定和安全状态。

强风化泥质砂岩地层隧道开挖方法可行性分析

为了分析强风化泥质砂岩地质条件下,浅埋特大断面隧道的中隔墙(CD)法和三台阶七步法施工可行性,采用数值模拟的方法,对贵州对门寨隧道进行施工模拟,观察隧道拱顶,拱腰和基底部位在施工模拟中的位移和应力动态变化,分析该方法对隧道围岩变形和应力控制的范围,结果表明:隧道最大沉降发生在拱顶,为0.984mm,基底隆起为1.08mm,在施工完成后,隧道断面上围岩各部位的应力值处于-186kPa~-582.8kPa之间,因此,本工程采用中隔墙(CD)法和三台阶七步法施工,从隧道围岩的变形和力学受力上具有一定可行性。

重复加卸载条件下全风化泥质砂岩累积变形与湿化规律试验研究

全风化泥质砂岩强度低,遇水后易崩解、软化,表现出与一般填料不同的工程特性。采用X射线衍射试验分析土样矿物成分,采用压缩试验和平板荷载试验研究重复加卸载条件下土样累积变形与湿化规律,以指导现场压实控制。结果表明:(1)全风化泥质砂岩填土的压缩曲线在固结仪中呈下凹型,在平板荷载试验中呈上凸型,回弹曲线均呈下凹型;(2)第i+1次压缩–回弹曲线均位于第i次曲线下方,线形相似;(3)等载压缩次数增加,沉降增量递减,累积沉降增大,3次压实后,土体的残余变形趋于稳定;(4)超载压缩曲线将回归到首次压缩曲线的延长线上,具有记忆效应;(5)重复荷载越大,单次压缩总变形和永久变形越大;(6)重复荷载作用后的压实填土遇水产生湿化沉降;(7)湿化土的压缩–回弹曲线均呈下凹型,超载越高,相同荷载作用下的变形越小。现场压实过程中,增加压路机能量比增加压实次数可取得更好的压实效果。

超高层建筑中风化泥质砂岩层地基施工技术

在中风化泥质砂岩层地基施工过程中,采用井点群井降水与明沟排水结合的方法可满足施工降水要求,避免降水井进入基底以下的钻井,降低了施工成本,加快了施工进度。采用切割机配合人工清槽的方式,减少了人工投入量,提高了工作效率。通过荷载试验验证了中风化泥质砂岩层承载力满足超高层建筑设计的承载力要求,可采用箱形基础加天然地基持力层的结构形式,不仅避免了桩基或其他基础形式存在不均匀沉降的风险,而且降低了基础施工造价,可为类似工程提供借鉴。

超高层建筑中风化泥质砂岩层地基施工技术

随着建筑工程越来越多,一些建筑工程的选址并非在地质层良好的地区,而是在一些软弱地区或其他不利于地基基础施工的地区。这就需要采取一定的地基处理措施进行加固处理,以保证建筑主体结构的稳定。尤其是当一些地质条件较差的地区在进行超高层建筑施工时,更需要以合理的地基施工技术来保证基础的稳定性与强度。现本文就以某超高层建筑工程为例,来探讨在中风化泥质砂岩层地基的施工技术。

超高层建筑中风化泥质砂岩层地基施工技术

中风化泥质砂岩层地基施工技术是目前建筑工程建设中常见的地基加固处理方式,在超高层建筑中的应用最为广泛,这是因为部分建筑工程项目处于恶劣的地质条件中,使得地基基础比较薄弱。因此,施工单位就必须采取有效的地基加固措施,以此来保证建筑物整体结构的安全稳定性。尤其是在进行超高层建筑的施工过程中,对于中风化泥质砂岩层地基施工技术的要求更加严格。下面,针对超高层建筑中风化泥质砂岩层地基施工技术进行研究分析,结合工程实例做出叙述,得出以下相关结论。

中风化泥质砂岩遇水软化特性及其对锚碇基础承载性能的影响

对于广西滨海公路龙门大桥西锚碇基底中风化泥质砂岩,开展了天然和浸水饱和两种状态下单轴压缩试验和圆盘劈裂试验,研究了锚碇基底岩石在遇水前后的强度变化规律,结果表明,中风化泥质砂岩遇水后抗压强度降低20.1%,抗拉强度降低48.7%,抗拉强度显著降低。开展了天然状态和浸水饱和状态下岩石—混凝土界面大直剪试验,研究了锚碇基岩遇水软化对摩擦系数的影响规律,结果表明,摩擦系数随着粗糙度的增大而增大,岩石浸水饱和后,摩擦系数降低幅度在4%以内,降低程度较小。设置基岩软化系数为0.8,使用PLAXIS 3D有限元软件,建立岩石遇水软化前后的有限元模型,研究结果表明,锚碇基底岩石遇水饱和后,锚碇最大水平位移增加4.6%,锚碇基础内力减少1.3%,围护结构中的桩、槽内力增加3.8%、3.3%。综合来看,风化泥质砂岩遇水软化后,锚碇基础及围护结构的变形和内力变化不明显。

中风化泥质粉砂岩水泥改良路基回填料适宜性试验研究

中风化泥质粉砂岩遇水易软化、崩解,造成工程性质不稳定。为合理利用开挖产生的大量中风化泥质粉砂岩进而克服碎石回填路基料来源困难、成本高的不足,本文依托华东某重大工程项目,对开挖区典型中风化泥质粉砂岩的物理力学特性和矿物成分进行了分析,然后采用P.O.32.5硅酸盐水泥对中风化泥质粉砂岩进行改良及配合比方案设计,开展了不同水泥掺量及含水量下中风化泥质粉砂岩水泥改良回填料(简称改良回填料)的无侧限抗压强度和击实试验研究,随后利用高分辨率扫描电镜分析了泥质粉砂岩水泥改良回填料微细观结构。研究结果表明:(1)水泥掺量4%~20%范围内改良回填料的应力-应变曲线呈现出软化特征,改良回填料无侧限抗压强度随硅酸盐水泥掺量的增加而增大,且较原状土有大幅提高;(2)含水量10%~20%范围内改良回填料干密度随含水量的增加呈现出先增加后降低的特征,改良回填料最优含水量随水泥掺量增加而呈现降低的变化规律;(3)改良回填料的微细观结构表明水化反应在土颗粒间形成了胶结骨架,且整体结构会随着龄期增长逐渐增强。

高强度中风化泥质粉砂岩层大直径桩基钻孔施工关键技术

以燕矶长江大桥南岸主墩桩基钻孔施工为依托,针对主墩桩基直径大、数量多、地质情况复杂、岩层强度高等特点,对高强度中风化泥质粉砂岩层大直径桩基钻孔施工关键技术进行深入研究。结合本项目实际情况,合理布置施工平台,通过钻机选型,最终确定4台旋挖钻+2台冲击钻配合成孔,根据实际地质情况,选择干孔、湿孔作业成孔相结合的工艺施工,此工艺极大程度上节约了成本,缩短了工期,并且成桩质量良好,56根桩基的桩检结果均为Ⅰ类桩。为相似地质情况下的桩基钻孔施工提供一定参考意义。

中风化泥质粉砂岩地质条件下的地下连续墙成槽技术要点分析

为缓解、解决不良、复杂地质条件对地下施工造成的影响,本文简单阐述中风化泥质粉砂岩地质特征,以广东广州地区某地铁工程为例,对这一地质条件下的地下连续墙成槽技术进行研究,分析各项技术措施的实施要点,对比分析机械组合的施工工效,并总结地下连续墙成槽技术组合方案,提高施工质量与效率,以期为相关人员或工程提供有效参考。

中风化泥质粉砂岩地下连续墙入岩成槽施工技术

以南昌轨道交通1号线秋水广场站为依托,该车站地下连续墙入岩深度深,在施工过程中采用泥浆护壁,旋挖钻机与冲孔桩机相结合的成槽工艺,取得了较为理想的效果。结合地下连续墙工程实例,主要阐述在中风化泥质粉砂岩层中,该工艺的施工方法及预防措施,为类似工程提供一定的参考。

弱～强风化泥质粉砂岩改良技术研究

主要从颗粒级配及CBR值两个物理力学指标出发,对弱～强风化泥质粉砂岩提出掺加20%中粗砂的物理改良措施,从而为高速铁路客运专线路堤本体提供填料。通过循环击实与泡水试验,重点研究泥质粉砂岩物理改良土的颗粒粒径变化情况,得知这种物理改良土不适宜用于浸水路堤部分。另外,从现场实体填筑工程来看,泥质粉砂岩物理改良土的压实质量好、沉降量小、无污染,具有良好的推广应用价值。

循环动荷载作用下中风化泥质粉砂岩变形特性试验研究

为解决南昌地铁在建设和运营过程中岩石变形问题,现场取得南昌地铁某区间段隧道下卧层中风化泥质粉砂岩并制作成标准岩样,通过常规三轴试验对循环动荷载作用下岩样塑性累积应变进行研究,重点分析不同动应力幅值、静偏应力、围压和荷载频率下中风化泥质粉砂岩塑性累积应变发展情况。结果表明:1)中风化泥质粉砂岩初期塑性累积应变具有随循环动载次数增加而增加的特征;2)动应力幅值和静偏应力的增加均会引起岩石塑性累积应变增大;3)围压能降低塑性应变,降低量小于静偏应力增大对累积应变的增加量;4)频率越高塑性累积应变越小;5)相对于围压和荷载频率的影响,塑性累积应变受动应力幅值和静偏应力的影响较为显著。

中风化泥质粉砂岩改良路基填料现场试验研究

华东某重大工程项目土方开挖过程中产生大量废弃中风化泥质粉砂岩,其就地堆放会占用大量土地空间,且该类型岩石遇水易崩解,无法直接用于路基填料。为利用现场废弃粉砂岩,本文分别采用水泥和生石灰对其进行改良处理,并作为现场试验路段(长128 m)的路基填料。现场回填完成后通过路面回弹弯沉仪和灌砂法对改良路段弯沉值和压实度进行了测试。结果发现:(1)2种类型改良路段的弯沉值均小于设计值(3.1 mm)且压实度均大于设计值(97%),满足了工程及规范要求;(2)与传统路基填料(宕渣)相比,2种类型改良路基填料的成本降低了50%。

中风化泥质粉砂岩体掘进参数变化规律研究

以南京至高淳城际快速轨道南京南站—胜太路站区间隧道工程为对象,对其全断面盾构中风化泥质粉砂岩体掘进施工中总推力、刀盘扭矩、推进速度、土仓压力和贯入度等掘进参数变化规律进行分析,再对各参数进行统计,并对参数间的关系进行线性拟合.结果表明,各掘进参数可近似认为服从正态分布;掘进速度与贯入度存在很好的线性关系,土仓压力和总推力存在一定的线性关系,其余参数间不存在明显的规律,很难以一定的数学表达式来表述.

长距全断面强~中风化泥质粉砂岩地层盾构掘进参数研究

长距离强~中风化泥质粉砂岩地层盾构掘进施工极易造成刀具磨损严重、刀盘结泥饼、刀具偏磨、盾构卡壳卡刀盘、盾构姿态控制困难、盾尾管片上浮等问题,是盾构掘进施工中的难题。本文以杭州至临安城际铁路工程老余杭镇站~凤新路站区间工程为例,分析加固区掘进、出加固区后掘进等关键环节和推进出土量、推力、盾尾油脂压注、同步注浆设定等主控参数,系统研究了管理行程全过程阶段与推进千斤顶行程、总推力、刀盘扭距、盾尾油脂注入量积算值等参数之间的内在演化规律。研究结果表明,随着管理行程的增大,推进千斤顶行程、盾尾油脂注入量积算值总体呈增长趋势,总推力总体呈上下波动趋势,刀盘扭距呈现出"增长-减少"交替波动的动态演化趋势,为浙江省杭州、宁波、金华、绍兴等类似地层盾构掘进施工提供一定的参考。

中风化泥质粉砂岩石灰改良回填料试验研究

中风化泥质粉砂岩遇水易软化崩解造成工程性质不稳定,为合理利用中风化泥质粉砂岩,克服常规碎石基料来源困难并解决成本高的问题,依托浙中某地铁项目,对开挖区典型中风化泥质粉砂岩的物理力学特性进行了分析。然后采用生石灰对中风化泥质粉砂岩进行改良配合比设计,开展了不同石灰掺量及含水率下的石灰改良回填料的无侧限抗压强度和最优含水率试验研究。结果显示,中风化泥质粉砂岩干强度最高,天然强度次之,饱和强度最低,干强度和饱和强度差与天然强度比值达46%;石灰掺量4%~20%范围内石灰改良回填料的应力应变关系曲线呈现峰前硬化及峰后软化的特征,无侧限抗压强度随石灰掺量增加而升高;含水率10%~20%范围内石灰改良回填料干密度随含水率增加呈现出先升高后降低的特征,最优含水率随石灰掺量增加而增加。石灰改良回填料的强度及含水率试验结论可以为后续工程应用提供重要指导。

泥质粉砂岩地层盾构掘进问题及处理措施

研究目的:盾构在中风化泥质粉砂岩地层中掘进时主要遇到了盾构轴线偏差过大、盾构刀盘磨损严重或崩断、地层沉降急剧增大导致地面塌陷、局部基岩裂隙水发育影响施工进度、管片上浮等五方面的工程问题,本文详细分析以上问题发生的机理,并结合工程实践提出切实可行的处理措施。研究结论:(1)设计时建议加强小半径曲线地段管片配筋,小半径曲线段施工时应特别注意盾构机长、盾尾间隙等控制盾构转弯特性的参数;(2)盾构选型时应提高刀盘、刀具、螺旋输送机等主要部位耐磨设计;应加大刀盘开口率、配置高压冲水装置和搅拌装置,应对结泥饼情况;(3)应加强对出土量、渣土情况的监测,必要时进行停机检查;盾构上方位于土岩结合面时,必须采用保压掘进;(4)应保证盾构机能在保压状态下实现较长距离掘进;(5)应合理控制浆液配比、注浆压力等参数,确保管片轴线不超过控制值;(6)本文研究成果可为泥质粉砂岩中盾构隧道设计、施工提供借鉴与参考。