冻结暗挖法与明挖法在地下通道工程中的组合应用

为解决地下空间开发中紧贴既有结构新建地下通道工程遇到的建设技术难题,以上海虹镇老街地下通道项目为工程背景,阐述一种冻结法的创新应用实践,将冻结暗挖法与明挖法相结合,结合局部逆作,应用于紧贴既有结构的新建地下通道工程。对该技术的设计方案、冻结方案、实施过程、实施效果进行研究,对监测数据进行分析。得到以下结论:1)该技术将冻结暗挖法与明挖法相结合,经实际工程验证其具有可行性。2)施工监测数据显示,新建地下通道施工期间,既有地铁1号出入口结构变形在可控范围内,该技术可满足既有地下通道不停运、新建通道对既有结构低影响的建设需求。3)采取间歇冻结、开启卸压孔卸压措施,可有效控制冻胀带来的不利影响,采取措施后冻胀影响引起的结构竖向变形7 d内变化量可减少40%~75%。

富水砂层斜井明挖段三维冻结温度场时空演化规律研究

为解决冻结斜井明挖段施工过程中,斜井冻结温度场难以准确预测导致开挖时间及速度无法确定的工程难题,以升富煤矿冻结斜井明挖段为研究对象,基于实测地层特性及冻结孔布置参数,采用COMSOL Multiphysics有限元软件,构建三维冻结温度场数值计算模型,对冻结斜井明挖段施工期间温度场的时空演化规律进行数值计算预测分析。计算结果表明:在相同冻结时间条件下,细砂层冻结壁平均温度比中砂层低0.28~2.39℃,细砂层冻结壁有效厚度比中砂层厚0.36~0.59 m。在持续冻结88 d后,明挖段冻结壁平均温度低于-12℃,且不同层位的侧帮冻结壁厚度均能达到4 m以上,底板处的冻结壁厚度均达到5 m以上,满足设计开挖需求。在开挖期间,井帮位置暴露的土体存在“热流侵蚀”现象,但在快速开挖施工的条件下,冻结壁的有效厚度并未减小且冻结壁平均温度仍处于-10℃以下,因此开挖过程中不会发生大范围的冻结壁“软化”现象。基于预测结果,制定了现场开挖方案,由现场实测数据可知,在开挖过程中测点及井帮温度出现轻微波动,但整体温度发展趋势较为稳定,表明施工期间冻结壁是安全稳定的。研究成果可为斜井冻结法凿井的安全施工及优化设计提供参考。

地铁车站上盖增层明挖顺筑法施工关键技术分析

城市轨道交通城市交通的一个重要枢纽,其承担着运输的重大责任。随着社会经济发展,原有地铁站难以满足运输的需求,需进行相应的拓建。对于地铁站拓建而言,其涉及的工程相对较多,如密贴下穿、上盖增层等。其中,上盖增层就可采用明挖顺筑法进行施工,可有效提升施工的便捷性。该文以某地铁车站结构施工为例,对明挖顺筑法在地铁车站上盖增层中的施工关键技术进行分析,以期为类似工程建设提供参考。

顶板支护条件下的切顶工程优化研究及应用

以金厂河ZnV3矿体阶段空场嗣后充填采场顶部切顶条柱稳定性为研究对象,通过分析采场在不同阶段应力状态的分布规律,结合顶板破碎围岩锚固支护的现状,为提升条柱的稳定性,采用理论分析和数值模拟相结合的方法进行研究分析。研究结果表明:切顶联络道两侧交替布置4 m宽凿岩硐室、3 m宽条柱的优化方案,能有效分担应力集中作用对条柱的影响,极大提高了条柱的稳定性;优化方案改变了顶板支护区域,进一步提高了空区后顶板的稳定性。根据研究成果开展了工业试验,验证了优化方案的可行性,对安全生产具有重要意义,可在矿山进行应用。切顶工程的优化,在提高条柱稳定性的情况下,进一步提高了顶板的稳定性,可为类似矿山提供借鉴。

地铁明挖区间深浅基坑永临结合支护技术研究

某地铁明挖区间深基坑工程中,轨道正线与出入场线共用基坑,由于两基坑功能不同,其底部存在较大高差。通过在深浅基坑过渡时设计排桩支护,桩顶施作钢筋混凝土冠梁,并在浅坑钢筋混凝土底板内设置横向暗梁,将冠梁与地下连续墙连接锚固,形成框架结构,其中部分支护结构永临结合;同时在深浅坑基底分别设置钻孔灌注桩,并对浅坑基底进行水泥搅拌桩加固,改变土体力学性能,以提高基底强度及结构的抗倾覆能力。监测数据分析结果表明,基坑周围土体各技术参数稳定,变化值在允许范围内,该技术有助于解决深浅基坑支护方面的难题。

黄土地区深埋厅台分离地铁车站关键技术

深埋厅台分离地铁车站施工工序转换多,施工变形和受力体系复杂。为明晰复杂环境条件下深埋厅台分离地铁车站施工关键技术,以某地铁15#线航东区间为工程背景,阐述了新增的SZⅡ路站竖井横通道、暗挖主体隧道、明挖站厅、扶梯斜通道等重点工序,并采用三维数值分析手段,分析了不同施工步下站台层结构位移变化特征。结果表明深埋车站条件下,适合修建明暗挖结合的厅台分离车站,从而降低施工风险和工程造价;厅台分离车站施工工序多、转换复杂,不同结构接口位置是施工控制的关键;站厅层施工对站台层结构位移分布状态存在明显影响,扶梯斜通道对站台层存在局部影响。所得结论可为类似条件下加站提供借鉴与参考。

建筑工程施工中深基坑支护施工技术应用

深基坑支护施工技术在建筑工程中具有关键意义,也涉及多种方法和结构选择。本文概述了明挖法、复合地下墙支护法和支撑结构加固法等常见技术方法,并简单论述了地质要素、支护结构的选择与优化、地下水位的控制与处理以及监测与智能化应用在施工中发挥的关键作用。得出结论,通过综合运用多种技术和方法,不仅可以提高工程项目的稳定性,还能够有效地降低潜在的风险。

充填体下高分段中深孔采场一次成槽技术研究与应用

目的:下向高分段中深孔充填采矿法,作为一种新型采矿技术,主要适用于岩体质量一般至极差的矿体或深部高应力环境中的坚硬矿体开采。其关键技术在于如何快速构建切割槽,为爆破创造自由面和补偿空间。本研究旨在研发一种安全、高效的成槽技术,以提高深部厚大破碎矿体的开采效率。方法:本文提出了“分次成井+单次侧向爆破”的切割槽形成方法。为验证该技术方案的可行性,以三山岛金矿为工程依托矿山,结合数值模拟、理论计算方法,开展了现场工业试验。结果:研究表明,在深部矿岩不稳固且采用充填体构筑人工假顶的情况下,该方法能安全、高效地构建切割槽。结论:该方法不仅显著提升了凿岩爆破的安全性和效率,同时减少了爆破扰动,具有良好的爆破效果和广泛的适应性,为类似矿山切割槽的形成提供了重要借鉴。

倾斜中厚矿体阶段空场嗣后充填采矿工艺优化研究

分段凿岩阶段空场嗣后充填法是倾斜中厚矿体的高效采矿方法,但爆破、充填与采场稳定性之间关系复杂,可能存在地表塌陷、顶底板垮塌和回采损失率高的问题。采用工程类比、工业试验等手段,从回采顺序、切割方式、底部结构布置等方面对倾斜中厚矿体分段凿岩阶段空场嗣后充填法进行了工艺优化,并提出采场内不留间柱的布置方法。该方法在一步骤充填后将充填体侧帮直接与矿房相连接,并采用挤压爆破提高充填体强度和矿块的回采率。实施时间是该方法的关键,ANSYS/LS-DYNA数值模拟表明:采用中深孔挤压爆破形成切割槽时,应在采场充填及充填体养护7~9 d后进行。工程实践表明该方法具有可行性,能够为矿山生产提供技术支撑。

智能采掘装备在阶段空场嗣后充填法中的应用

随着国民经济建设的快速发展,地下矿产资源需求量不断增大,金、银、铜、铁等战略性矿产资源是国民经济的基础。为满足国家工业生产需求,需要提升地下矿山的开采效率,由于阶段空场嗣后充填采矿法便于实现机械化开采,在我国地下矿山得到了日益广泛的应用,但目前阶段其仍然存在关键环节和重点部位用人多、智能化程度较低、安全风险高等问题,如何实现安全、智能、绿色、高效开采是亟需解决的问题。本文详细介绍了采准、切割、回采三个环节智能采掘装备的特点及应用,提出了阶段空场嗣后充填采矿法的智能采掘方案,并已将该技术成功应用于矿山实际生产,实现了凿岩穿孔智能化、天井掘进无人化,对推动我国智能矿山建设提供了重要的技术装备支撑。

贵阳城市轨道交通工程勘察的岩溶问题及其探察方案探讨

贵阳市是西南地区典型的岩溶山地城市,岩溶问题严重困扰着该市轨道交通建设。这里以贵阳城市轨道交通建设中矿山法、盾构法和明挖法施工遇到的岩溶问题为例,剖析总结了在初勘、详勘以及施工各阶段针对具体岩溶问题的探查技术方案。综合大量岩溶探查成果,提出针对岩溶风险应遵循“早发现,精勘探,适当超前处置”的技术思路,具体探查方案的科学实施应遵循“先地面物探探测岩溶的位置、范围、埋深等,后钻探验证和补充,最后跨孔CT精细刻画形态”的工作原则。

桩-墙叠合全预制装配明挖地铁隧道建造方案及工程应用

明挖法施工的装配式地铁隧道基坑围护桩通常为现场浇注混凝土桩,且只作为基坑开挖阶段的挡土结构,不将其作为侧墙永久结构的一部分,这种结构设计方法偏于保守,导致资源浪费。为此,提出桩-墙叠合全预制装配明挖地铁隧道建造方案,其主要特点是:基坑围护桩和隧道结构均采用预制结构且叠合布置,围护桩既是基坑开挖期间的临时挡土结构,同时也是隧道侧墙永久结构的一部分。以济南市济阳有轨电车明挖区间隧道工程为背景,开展围护桩和隧道侧墙叠合方案的比选。基于不同叠合方案结构受力分析和叠合施工方便性的综合考虑,提出在围护桩和隧道侧墙四角点进行叠合连接的措施;详细讨论了“桩-墙叠合方案、基坑预制围护桩布置、隧道主体结构装配分块、桩-墙叠合连接方法”;最后结合本工程试验段的施工,阐述了桩-墙叠合明挖隧道装配施工的关键工序及解决措施。

高速铁路无砟轨道路基上拱变形整治研究

研究目的:随着国内高速铁路飞速发展,高速铁路网覆盖范围越来越大,遇到的地质条件趋于多样化与复杂化,运营过程中病害类型较多,其中无砟轨道路基上拱变形问题在近年陆续显现,严重影响轨道的平顺性与行车安全,因此有必要深入研究其上拱变形的机理和整治方案,以确保高铁高速运行的安全。研究结论:(1)高速铁路路基填料应特别警惕硫铁矿伴生的硫酸钙盐矿物含量,其与水结合吸收结晶水发生水化反应形成二水硫酸钙,导致体积竖向膨胀上拱2.68%~6%,具有遇水膨胀但失水不收缩的特性;(2)上拱变形规律是冬春季细雨低温下填料含水量不断上升导致上拱膨胀量持续增大;夏秋季升温蒸发后失水,含水量减小,膨胀上拱趋势减弱;大气降水影响填料膨胀变形的深度在1~2.3 m;(3)轨道板下膨胀填料单元整体受力处于非刚性有限约束,基床表层及基床底层的折减经验系数宜分别按0.45与0.55取值;(4)在不同的限制条件下宜采用不同的整治方案,开通前或有单线封锁条件的情况下可采用揭板明挖法,在限速运行及天窗条件下宜采用暗挖置换方案;(5)本文所述各方案整治效果明显,整治经验可为今后类似工程提供借鉴与参考。

明挖隧道衬砌结构拆模时间研究及可靠度分析

为保证明挖隧道工程的施工进度和工程质量,避免衬砌结构拆模后产生温度裂缝,通过对咸阳机场预留高铁工程最大尺寸断面隧道衬砌进行有限元模拟和现场试验,综合考虑施工环境和衬砌混凝土的时变性,研究明挖隧道衬砌结构温度裂缝和最大主应力的位置及变化规律。通过将模拟结果与各龄期混凝土强度进行对比,确定了最大尺寸断面隧道衬砌结构在混凝土浇筑48 h后拆模可以避免温度裂缝的产生,拟合了不同尺寸断面隧道衬砌结构的拆模时间计算公式。最后,引入时变可靠度理论验证了最大尺寸断面隧道衬砌结构拆模时间的合理性,将均匀设计法与响应面法相结合确定了衬砌结构最不利截面的荷载效应和统计特征,并将其代入极限状态方程,运用一次二阶矩法编制MATLAB计算程序,计算出衬砌结构在混凝土浇筑后48 h拆模最不利截面的可靠度为6.61,高于规范规定的标准值,从而证明了混凝土浇筑后48 h拆模是可行的。

某高速铁路明挖隧道黄土深基坑变形规律分析

依托实际工程,对某高速铁路明挖隧道黄土深基坑施工过程中钻孔灌注桩桩顶及桩身水平位移、钢筋混凝土内支撑轴力以及基坑周边山体边坡的沉降开展实时监测,研究基坑的变形规律,阐释发生机理。结果表明:钻孔灌注桩桩顶的水平位移随基坑开挖深度增加而增加;整个桩身的水平位移最终大致呈“倒S”形曲线变化,最大水平位移为8.87 mm;内支撑轴力随基坑的开挖逐渐增大而后趋于稳定;距离基坑越近,基坑周边山体边坡的沉降越大,最大沉降量为9.63 mm;利用“钻孔灌注桩+钢筋混凝土内支撑”支护结构可有效的控制基坑变形,但安全储备较大,设计上存在可优化空间。

黄土地层雨水管道施工对既有下卧地铁变形的影响

为探究基坑开挖和顶管施工共同作用下下卧隧道结构的响应规律,以西安兴善寺东街雨水管道工程为背景,采用数值模拟和实测数据分析相结合的方法对比分析采用明挖法和顶管法两种不同施工方式施工时下卧隧道变形规律,利用正交试验法研究基坑开挖和顶管施工共同作用时下卧隧道隆起量影响因素。结果表明:下卧隧道沿纵向5倍基坑开挖宽度内结构的隆起变形受基坑开挖影响较大,且基坑开挖卸荷使下卧隧道结构发生不均匀变形。左隧道拱顶最大隆起量为4.13 mm,拱腰最大收敛值约为0.55 mm,结构易发生扭转变形;右隧道拱顶最大隆起量约为3.19 mm,拱腰最大收敛值约为0.24 mm,结构易发生竖向拉伸变形。采用顶管法施工可以减少下卧隧道的变形量,实测数据表明顶管施工会使下卧隧道产生横向收敛,最大为1.7 mm,实际工程中应注意控制既有隧道结构的横向变形。基坑开挖和顶管施工共同作用时,各因素对左右隧道的影响程度不同,左隧道的隆起量主要受基坑开挖卸荷作用影响,右隧道的隆起量主要受顶管施工的顶推作用和开挖卸荷作用影响。同时应注意各因素之间不一定是相互独立的,需要考虑因素组合对下卧隧道隆起量的影响。

海口文明东越江通道施工及变形实测分析

以海口文明东越江通道工程为依托,对基坑开挖过程中围堰的变形、基坑变形、基坑周边地表沉降等进行了全过程监测,对围堰明挖基坑过程中围堰及基坑的变形规律进行了分析。结果表明:在砂土与中等硬度黏土的地层条件下,围堰水平变形量为15~45mm,沉降为5.7~25.4mm。围堰变形与基坑变形的分布形态相似,说明围堰的整体变形仍主要受基坑开挖的影响;围堰的沉降存在明显的波动,说明渗流、坑外降水、降雨等水文因素对围堰的变形产生了较大的扰动影响;围堰明挖基坑开挖的影响范围大于常规基坑,说明围堰的存在及水上施工环境对基坑工程产生了明显的影响。

明挖电力电缆隧道铝合金滑模施工技术

以实际工程为背景,阐述了一种新型的明挖法电力隧道铝合金滑模体系的施工方法,分析了工艺原理与施工流程。总结并深入地分析了铝合金滑模在施工过程中的操作要点。对应用铝合金滑模施工时,变形缝的防水处理注意事项以及在施工过程中可能遇到的故障进行了分析,可为类似项目提供借鉴。

围护桩和隧道主体结构整体预制装配方案及力学性能研究

为提高装配率和施工效率、降低工程造价,依托济南市济阳有轨电车工程银河路站—新元学校站区间隧道工程,提出了明挖地铁隧道基坑围护结构和隧道主体结构采用整体预制装配结构的方案。综合考虑构件制作、运输、装配方便性及受力合理性,对不同装配方案进行比选,确定的装配方案如下:基坑围护结构采用预制围护桩,隧道主体结构分为上、下两块预制构件,接头形式为榫槽形式,每环隧道衬砌宽度2 m;在预制围护桩和隧道侧墙之间预留间隙,便于装配施工,预制围护桩在隧道顶、底板位置与隧道结构进行连接,从而形成桩-墙叠合整体受力结构。对预制围护桩与隧道侧墙的连接、每环结构上/下块的连接、纵向相邻衬砌环之间的连接、结构关键部位的防水等给出了解决措施。采用ABAQUS有限元软件建立了可以考虑预应力对结构整体力学特性影响的计算模型,详细讨论了不同预应力组合下的装配式隧道结构整体力学性能。上述成果为整体预制装配地铁隧道结构设计提供了技术支撑。

明挖与顶管法组合施工管廊接合部结构设计与施工

北京新机场临空经济区市政交通配套工程永兴河北路(大广高速~磁大路)道路及综合管廊工程,由于管廊工程下穿重要交通线路,因此下穿部分管廊施工采用顶管法,其余管廊采用明挖法施工,但其接合部的设计与施工是一个关键问题。创新性地提出双孔小间距顶管与明挖组合施工管廊接合部结构及施工方法,结构安全稳定,可有效降低造价,防水效果好,填补了我国在明挖与顶管组合施工管廊接合部的空白。