基于水平旋喷桩处置优化的地铁隧道施工变形控制分析

为研究富水砂层隧道中水平旋喷桩+超前小导管组合预加固的效果,以青岛地铁某区间段隧道为依托,采用有限元数值模拟方法,对比分析了无预加固、单独使用水平旋喷桩及旋喷桩配合超前小导管组合预加固三种工况的加固效果。结果表明,与无预加固方案相比,单独使用水平旋喷桩预加固可使地表沉降、拱顶沉降、掌子面纵向位移分别相应减少约61%、59%、38%;而水平旋喷桩与超前小导管组合预加固方案可使地表沉降、拱顶沉降、掌子面纵向位移分别相应减少约66%、77.6%、38.9%,典型开挖断面处与拱脚处地下水渗流量分别减少93.4%、96.7%,预加固效果与止水效果显著。

富水砂层地铁盾构隧道渣土混合改良的流塑性与渗透性

[目的]盾构在富水砂层中掘进时,易产生刀盘扭矩过高、磨损严重以及螺旋运输机喷涌等问题。为了保证施工的安全性,需对渣土进行改良。[方法]以西安地铁16号线某盾构区间工程为依托,根据砂土地层自稳性差、摩擦性高、渗透率高的特点选取渣土改良剂。通过渣土坍落度试验、渗透试验、现场试验相结合的方式,采用泡沫单独改良、泡沫及膨润土泥浆混合改良两种方案开展富水砂层渣土改良试验研究。[结果及结论]实际盾构掘进施工中,在考虑安全、高效、经济的前提下,结合室内试验所得数据,确定采用膨润土泥浆、泡沫混合改良的方案。当膨润土与水质量比为1/8,发泡液质量分数为3%时,改良剂性能满足施工要求;泡沫单独改良渣土受含水率影响大,含水率越高,泡沫最佳注入率越小。中砂的最佳改良方案是BIR(膨润土泥浆注入比)为10%,FIR(泡沫注入率)为20%~25%;砾砂的最佳改良方案是BIR为10%,FIR为35%~40%。工程实践表明,渣土混合改良效果良好,盾构掘进参数平稳。

基于含冰量的冻结砂土-混凝土接触面蠕变特性

保证高含冰量冻土区桩基础的长期稳定性是多年冻土区桥梁桩基础安全服役中的关键问题,为研究含冰量对冻土-混凝土接触面蠕变特性的影响,采用自行研制的大型蠕变剪切仪,在−2℃条件下开展含冰量为6%、12%、16%、23%、36%、60%、80%的冻结砂土与混凝土接触面蠕变试验.试验结果表明:在恒定的剪应力作用下,除含冰量为6%试样出现加速蠕变外,其他试样仅出现衰减蠕变及稳定蠕变2个阶段;随含冰量的增大,试样黏性变形占比增大,含冰量为80%试样的黏性变形超过总变形量的80%;稳定蠕变速率受到干密度及含冰量的综合影响,含冰量为16%时稳定蠕变速率最小;Burgers黏弹性模型能较好地模拟高含冰量冻结砂土-混凝土接触面蠕变曲线;随着含冰量的增大,初始剪切模量和稳定蠕变阶段黏滞系数先增大后减小,初始蠕变阶段的渐进剪切模量呈幂函数减小,初始蠕变阶段黏滞系数呈幂函数增大.

富水砂层深基坑施工诱发邻近建筑物变形研究

依托南通市环西文化广场站项目,在围护结构施工阶段、基坑降水阶段、基坑开挖阶段采取一系列措施,减少深基坑施工对周边重要建(构)筑物的影响,项目影响电视塔的工程全部施工完成后,电视塔倾斜和沉降均在规范允许范围内。

富水砂层盾构下穿高速铁路控制技术研究

以西安轨道交通地铁10号线东风路站—学府路站区间下穿大西、郑西客专高速铁路土压平衡盾构施工为背景,基于盾构试验段数据研究土压平衡盾构在富水砂层中下穿掘进参数及控制措施。根据现场盾构下穿既有高速铁路路段的隧道埋深与地质条件,通过200m盾构试验段,确定盾构下穿施工具体掘进施工参数。其中控制掘进速度为35~40mm/min、出土量54~60m^(3)、二次注浆压力0.4~0.5MPa、下穿注浆量7.8~8.5m^(3)/环和土仓压力1.0~1.2bar,下穿过程中同步注浆、二次注浆要及时跟进。

富水砂层大直径深竖井开挖稳定性有限元分析

某输水隧洞盾构接收竖井具有开挖直径大、深度深、砂层水位高的特点,对开挖过程中竖井结构受力和变形提出更高的要求。笔者以该竖井工程为研究对象,采用有限元分析方法模拟了竖井的施工过程,研究了竖井地下连续墙及地层在开挖过程中的位移、应力规律。分析结果表明:竖井开挖完成后,地表最大隆起为39.50 mm,出现在井口附近;地层最大隆起为41.60 mm,出现在井底地层。地下连续墙最大水平位移为2.79 mm,出现在竖井顶部,地下连续墙顶部水平位移计算值与实测值吻合较好。地下连续墙最大拉应力为1.13 MPa,未超过混凝土标准抗拉强度,表明盾构接收竖井开挖稳定性良好。笔者分析方法及结果可供类似工程参考。

富水粉细砂隧道失稳破坏特征分析及增稳固结技术研究

桃树坪隧道穿越富水粉细砂地层,施工过程中极易出现大变形、涌水涌砂和坍塌等一系列破坏特征。通过对隧道失稳破坏的分析,总结了隧道在富水粉细砂条件下失稳破坏的特征,分析了破坏特征发生的机制,认为隧道的破坏主要由围岩岩性和地下水造成;由隧道破坏机理提出了增稳固结措施,通过超前降水、超前小导管注高分子化学浆对掌子面前方砂层进行预先固结,提高钢架整体刚度,通过对扰动砂层进行灌浆和回填等措施进行固结,围岩的自承能力得到提高。从处理后围岩的情况、涌水量和监测情况分析发现,增稳固结技术能从根本上提高围岩的自承能力,抑制发生失稳破坏,为隧道在富水粉细砂地层中的施工提供借鉴。

下穿地下构筑物群桩富水砂层盾构通道MJS预加固施工技术研究及应用

下穿地下构筑物群桩富水砂层盾构通道MJS预加固施工技术包括技术原理、实施思路和具体施工步骤,其由密布群桩富水砂层水平引孔、富水砂层水平引孔砂土流失控制、常规水平MJS注浆加固3个环节组成。技术采用引孔机钻杆+外套管进行水平引孔,实现立柱桩和高强度管桩的穿越,以及富水砂层中的长距离成孔,引孔过程中通过双液注浆对注浆线路进行一次加固,同时利用洞口安装的法兰盘+止回阀来进行砂土流失控制,减少引孔对地下构筑物和周边环境的影响,引孔完成后,进行常规MJS注浆加固,达到预加固目标,并形成具体的下穿地下构筑物群桩富水砂层盾构通道MJS预加固施工步骤指导施工,大幅减少对地下构筑物和周边环境的影响,减少泥浆浪费,提高施工效率,经济社会效益较好,具有较好的推广应用价值。

富水砂层地下连续墙施工控制技术

南通轨道交通1号线04标段,富水砂层深基坑主要临近南通大饭店、华辰大厦、圆融广场、金石国际酒店等重要建(构)筑物,工程地质为高敏感性软土地质,地下水埋藏浅、土体自稳能力差,对易发生地连墙卡笼、涌水涌砂、坑底隆起等问题进行了研究,采取了地下连续墙槽壁加固、地连墙接头注浆、井点降水、土体加固等施工技术措施;通过采取一系列措施,地连墙施工质量得到有效控制、避免了基坑涌水涌砂发生、基坑变形在允许范围内,施工质量达到了设计要求、基坑安全得到了保障。

准噶尔盆地高效勘探主要策略与方向

准噶尔盆地进入富烃凹陷勘探新阶段,面临勘探目标越来越深、越来越散、越来越隐蔽,储层孔渗条件越来越差,已发现储量升级率低、储量动用率低等新挑战,如何提高勘探成效、实现油田效益发展是迫切需要回答的问题。通过新一轮盆地整体研究和再认识,认为准噶尔盆地多层系烃源灶空间分布具有互补性,“既富油,也多气”,突破了盆地“油多气少”传统认识;富烃凹陷发育4类规模有效储集体,空间分布侧向有序、纵向叠置;存在源内常规—非常规有序聚集、源上退覆式扇三角洲砂砾岩大面积成藏、中浅层断—砂耦合立体成藏3种成藏体系。文章结合准噶尔盆地资源特点、地质新认识、勘探开发技术适应性及可持续效益发展目标等,提出“油气并举、常非并重、深浅兼顾、多域增储”高效勘探策略,指出三大勘探方向及九大勘探领域,有望助力油田实现效益可持续发展。

富水砂层长距离顶管减阻泥浆性能研究

结合富水砂层顶管摩阻力特性以及高分子聚合物的作用机理,通过实验得到了如下优选泥浆配方:8%安信AX一级钠基膨润土+0.3%纯碱+0.25%聚丙烯酸钠+91.45%水。实验结果表明,该配比的泥浆在具有高黏度的同时,还具有很好的流动性和分散性,并且滤失量较小,综合性能最优。泥浆的表观黏度相比优化前提高了65%,滤失量相比现场取样泥浆降低了57%,满足现场砂土地层顶管的减阻泥浆性能要求。

盾构法施工在富水砂层条件下穿越既有地铁隧道变形研究

以郑州地铁某线路下穿既有线路工程为依托,采用midas GTS有限元软件数值计算、现场监测、隧道壁后雷达探测相结合的方法研究盾构法施工在富水厚砂层条件下穿越既有地铁隧道变形的特征,并提出有效控制措施。结果表明:数值模拟和现场监测结果基本吻合;适当提高掘进过程土舱压力和掘进速度对控制竖向变形有积极作用,研究结果可为类似地铁盾构隧道安全施工提供参考。

富水含砂软土地层施工对邻近桥梁影响分析

针对深厚软土地层、高承压水等不利条件下的基坑开挖及顶管施工对邻近桥梁结构影响问题,以邻近武汉常青路高架桥梁某电力通道工程施工为背景,构建了三维数值分析模型,系统分析了基坑开挖及顶管施工对高架桥梁结构位移及受力的影响。研究表明:基坑开挖及顶管施工引起的桥梁结构最大水平向、竖向位移分别为1.31 mm、1.13 mm,桥梁结构最大轴力、桥桩弯矩分别为6694.4 kN、263.3 kN·m,施工前后轴力累计变化率为-1.79%,弯矩累计变化率为1.35%,桥梁结构受力变化较小,均在规范限值以内,表明本工程设计方案是可行的、合理的。设计方案和研究成果可为邻近桥梁结构安全施工提供支撑。

深厚富水砂卵石地层注浆封闭止水及加固技术

针对深厚富水砂卵石地层的防渗,列举了常用止水方式高压旋喷帷幕灌浆及混凝土防渗墙的众多不足,采用一种新型、高效的基坑注浆全封闭止水及加固技术,将注浆技术与建筑物地基加固和基坑的支护、防渗、止水融为一体,加固坡面和基底,解决了基坑支护、止水、降水问题,同时增强了卵石层地基的地基承载力、强度和渗透稳定性,有利于工程建成后水工建筑物的安全运行,取得了良好的工程应用效果。

基于富水砂卵石地层的基坑施工监测技术数值模拟

城市轨道交通施工中的基坑降水开挖始终存在一定的安全隐患,为避免出现安全事故,利用Abaqus二维化的有限元模型来对基坑施工实施监测,并利用实验验证其有效性。实验结果表明,坑外地表的沉降值对比实验中,模拟监测的数值和实际监测的数值误差维持在2%~5%之间,围护结构水平位移对比实验中的误差则维持在10%左右。

临海富水砂层盾尾刷更换聚氨酯环试验研究

在盾构施工中,注浆法更换盾尾刷需要形成封闭且稳定的止水环,包括聚氨酯环和浆液环。本文结合临海富水砂层盾构施工实例,采集原位地下水对聚氨酯初凝时间、发泡倍率、固体强度等进行室内试验,结果表明:亲水型聚氨酯与地下水反应迅速,形成的固结体密实均匀,发泡率不高,且强度较低,疏水型聚氨酯呈相反状态;现场实际注入可考虑二者同时使用,先注入亲水型聚氨酯,后注入疏水型聚氨酯,并按照5∶1的用量进行控制。现场应用证明,形成的包裹体稳定且质量较佳。

冷媒温度和渗流速度对富水砂层冻结温度场的影响规律研究

针对天津地区地铁隧道施工中存在富水砂层等复杂水文地质条件下的冻结问题,通过室内模型试验和数值模拟的结合,研究了冷媒温度和渗流速度对砂土冻结温度场、交圈时间和冻结壁发展的影响。研究结果表明:随着冷媒温度降低,冻结管附近的温度梯度越陡,冻结壁也变得更厚。渗流存在时,渗流水将冷量从上游带到下游,阻碍了冻结壁在上游方向的发展,同时在一定程度上推动了冻结壁在下游方向的发展,导致冻结壁厚度不均匀。最终,冻结壁的形状从静水时的圆形发展为心形。在实际工程中,采用注浆等手段减缓渗流速度,并降低冷媒温度,可缩短交圈时间,确保冻结进程顺利进行。

富水海积砂层渗透注浆加固技术研究

富水海积砂层突水破坏是隧道建设极易诱发的地质灾害,不同的地质环境、注浆法浆液类别与海积砂层相互作用关系极为复杂。结合传统的水泥基浆液注浆施工工艺,综合运用半球形和柱形渗透扩散理论分析、模拟试验和现场监测等方法,研究富水砂层注浆扩散与加固机理,建立了注浆扩散范围与浆液对管片的压力的计算理论,并应用于特拉维夫市地铁联络隧道工程。研究结果表明:相较于冻结法,注浆法具有显著的经济效益。富水砂层扩散加固形式与砂层可注性与注浆压力相关,壁后注浆一般由渗透扩散向压密扩散的形式发展。在渗透阶段,半球形模型与柱形模型所揭示的浆液扩散规律基本一致,大小存在差异。浆液扩散半径主要取决于水泥基液中有效固体颗粒体积分数,当浆液体远离注浆口,浆液固体颗粒体积分数减小,浆液对土体孔隙的填充效果降低。浆液作用在隧道管片上的压力分布呈指数形式,沿注浆口径向急剧减小,后趋于平稳。

富水砂层地铁基坑地下连续墙施工技术的应用实践

在地铁基坑地下连续墙施工的过程中,常见的地质为富水砂层。该地质施工难度相对较高,如果地下连续墙施工技术应用不当,则很容易会影响后续施工的正常开展,为此须加强技术管理。本文主要讨论了地铁基坑地下连续墙施工技术的要点,分析了在施工环节应注意的问题,以期为相关施工单位提供更多的参考与借鉴,从而加强施工技术管理,保障施工质量。

富水砂层短结构竖井盾构分体始发技术研究

为解决分体始发过程中因效率低造成施工风险大的问题,文章结合西安地铁14号线盾构在全断面富水砂层分体始发的工程实例,分析了满足盾构始发的最优结构尺寸,并确定了合理的分体始发程序及管线延长方案;根据施工需求,着重分析了盾构施工的水平运输技术及始发过程中常见的技术问题与解决措施。