拉森钢板桩在软土地层深基坑支护中的应用

拉森钢板桩作为一种低碳环保、可回收的建筑材料,在各类建筑中发挥着重要的作用。以蕲春县某河道整治项目为例,选取了基坑支护工程中2个典型剖面,介绍了拉森钢板桩在软土地层中的应用,并将天汉软件设计计算结果、MIDAS GTS NX数值模型分析结果与基坑监测结果进行对比分析,三者得到的支护结构位移、受力数值较为一致,表明天汉深基坑设计软件的客观合理性及可靠性非常高,施工前可以用MIDAS GTS NX数字模拟来预测及引导施工。

软土地层临近地铁基坑施工影响控制研究

随着城市地铁沿线地下空间的持续开发,基坑施工对临近地铁变形影响控制越来越受到关注。以上海某邻近地铁的基坑工程为例,通过实测分析和数值计算的方法研究了基坑开挖和拆撑对临近隧道变形的影响,并对伺服系统控制临近隧道变形进行定量分析。结果表明:覆存于软土地层中的隧道对临近施工扰动非常敏感,尽管大区基坑与隧道间距超过2.5倍开挖深度,隧道变形仍超过了监护要求的控制值;大区地下结构施工时拆撑对隧道收敛变形影响超过开挖影响的50%;应力伺服支撑系统对控制临近隧道变形比较有效,适当的“负位移”可以对隧道变形产生有利效果。

软土地层双洞口顶管接收井下沉力学特性研究

相较于常规沉井,顶管接收井几何形式的差异对结构受力、变形的影响规律尚不明确,亟待对此展开深入研究。以武汉市某排水顶管工程矩形接收井为依托,对沉井结构受力及下沉姿态开展现场监测,并利用数值模拟进行了对比验证和拓展研究。结果表明:预设顶管接收洞口引起的结构局部刚度降低,会导致结构在初沉阶段受弯效应增强,从而使接收洞口附近的内层钢筋压应力减小并使钢筋转向受拉状态,并且在下沉后期加剧该处钢筋应力变化幅度;因沉井外壁摩阻力增大而产生的附加应力叠加弯矩作用,使结构内、外层纵向钢筋沿井壁厚度方向的内力分布不均。对软土地层进行土体加固,有利于提高顶管接收井结构稳定性和顶管机头接收精度。

上海轨道交通车站暗挖技术应用与探索

[目的]上海的城市轨道交通经过多年发展,现已面临极其复杂和严苛的工程建设环境,地下车站大开挖导致的交通拥堵、房屋拆迁和管线搬迁等问题已逐渐成为社会舆论的焦点。针对地铁建设与周边环境的冲突与矛盾,上海轨道交通通过持续科技攻关和试验论证,提出了多项软土地层暗挖技术。[方法]介绍了暗挖技术的发展历史和应用现状;基于上海轨道交通建设的特点,介绍了上海轨道交通暗挖技术中顶管法、冻结法和管棚法的具体内涵及应用情况;探讨了大断面顶管法、超长特大断面管幕法、超浅埋大断面冻结法和束合管幕法等新型暗挖车站建造技术的研究和试点应用情况。[结果及结论]上海轨道交通暗挖技术主要包括盾构法、顶管法、冻结法、管棚法以及其他特殊暗挖工法,已广泛应用于地下区间工程、区间联络通道工程、车站附属结构工程以及车站局部改造工程等;新型暗挖车站建造技术能够有效应对新条件下上海轨道交通建设的特点和面临的挑战。

软土地层隧道围岩分区初期支护技术研究

软土地层通常具有较低的承载力和较高的压缩性,隧道开挖过程中极易发生变形和坍塌。为了控制围岩的变形和破坏,确保施工安全,提出软土地层隧道围岩分区初期支护技术。通过合理规划围岩压力监测点,采集压力数据;利用简化的锚杆、钢架及岩体结构面,构建初期支护本构模型;计算锚杆与钢架的最佳间距和长度,并以此为依据设计复合支护结构,实现围岩分区初期支护。结果表明:所提方法隧道沉降位移较小、塑性区分布面积较小。体现了支护技术的有效性,具有较好的应用价值。

软土地层大直径钢筋混凝土顶管上浮失稳研究

软土地层是顶管施工中较难处理的一类地层,由于土体强度低、压缩量大,易发生管节失稳事故。为研究软土地层大直径钢筋混凝土顶管在失稳发展过程中的受力特性,依托武汉汤逊湖污水处理尾水排江穿湖段顶管工程,对管节轴向应变进行了现场监测。研究了测试管节在穿越上浮失稳区域时的受力情况,分析了管节上浮失稳机理。提出了一种管节上浮失稳判定方法,并对现场所采取的上浮失稳处理措施进行了总结。结果表明:在软土地层中,顶进力、注浆压力、浮力和管节偏转角是引起管节上浮失稳的主要因素。当局部管节上浮时,管节底部将出现应力集中,且随着顶进的进行,上浮量和上浮区域逐渐增加。

地面爆炸下软硬不均地层超大直径盾构隧道动力响应分析

近年来港口危化品堆场爆炸灾害频出,盾构隧道面临着潜在的地面爆炸荷载威胁。采用多物质任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrangian-Eulerian,ALE)流固耦合建模方法,考虑到螺栓、钢筋、混凝土管片等多种结构复杂的非线性行为,建立了地面爆炸荷载下超大直径盾构隧道精细化模型,通过对炸药当量、埋深、爆源偏心距进行参数分析,研究了地面爆炸荷载对所处上软下硬地层隧道结构的动力响应和损伤过程,并对管片接缝处的变形模式及螺栓的塑性发展进行了分析。结果表明:在地面爆炸荷载下盾构隧道损伤由顶部向两肩发展,纵向接缝形成错动,环向接缝开合交替;区别于整体结构,超大直径盾构隧道在地面爆炸荷载冲击下应着重加强隧道两肩和接缝处的防护。

滨海软土地层隧道衬砌地震动力响应及损伤特征

地震作用下穿越软土地层的地铁隧道易受到严重破坏。因此,研究该类型地层下隧道的地震响应及损伤特性对地铁的安全运营至关重要。为此,首先结合分段曲线损伤模型和Druker-Prager弹塑性模型推导出反映混凝土损伤的弹塑性方程。然后借助FLAC^(3D)有限差分程序及二次开发接口建立以混凝土管片损伤模型为基础的土-盾构隧道相互作用模型。最后对水平和竖直方向地震波影响下盾构隧道的动力响应及结构损伤进行研究。研究结果表明:通过FLAC^(3D)数值软件的单轴拉伸和压缩试验得出所建立的混凝土管片弹塑性损伤模型能够很好地反映混凝土的力学损伤特性及材料的软化发展规律,从而验证了该模型的合理性与准确性。盾构隧道的动力响应及损伤度与地震振幅呈现正相关性。水平方向地震波、竖直方向地震波作用下隧道结构的最大损伤增量位置分别为隧道拱脚、拱肩处和隧道两侧处。其中,竖直方向入射地震波对隧道损伤度的影响更为显著。

基于强度折减法的河漫滩软土浅埋偏压连拱隧道洞口边坡稳定性研究

以南京市乌龙山大跨浅埋偏压连拱隧道为背景,基于有限元强度折减法分析了隧道施工过程中洞口边坡的安全系数和塑性区分布特征,探明了不同坡角和隧道埋深下边坡稳定性情况与破坏模式发展规律,并提出相应施工建议。结果表明:边坡角度越大、隧道埋深越小时,隧道开挖过程中上覆边坡的安全系数越低。及时施作隧道衬砌能大幅度提高坡体稳定性,但当隧洞顶部埋深超过洞高的1.5倍后,衬砌加固效果相对有限;当边坡角度为60°时,坡体潜在滑动面将沿隧道浅埋侧拱顶附近产生,当隧道洞顶埋深达1.5倍洞高时,边坡破坏面不再经过隧道,而是分布于拱顶上方;针对隧道洞口段安全性较差问题,建议根据不同隧道埋深和边坡角度采用不同范围的坡表注浆加固方案。当隧道埋深>1.5倍洞高时,无须坡表注浆;当隧道埋深<1.5倍洞高且边坡角度<60°时,应在隧道浅埋侧施工前对坡脚至中隔墙区域进行注浆,且加固深度不应小于隧道拱腰埋深;当边坡角度达60°时,深埋和浅埋侧隧道施工前均需进行坡表注浆。

软土地层浅埋暗挖矩形大断面隧道施工力学响应特征

[目的]为探究在城市软土地层中安全有效地施工浅埋暗挖矩形大断面隧道的技术方法,以实现施工过程的安全性控制。[方法]以某地铁区间隧道工程为例,提出4导洞开挖和“中导洞”先行6导洞两种开挖方案。利用有限差分软件建立三维数值仿真模型,模拟了隧道施工过程并详细分析了隧道施工过程中的地层竖向位移和初期支护内力变化。通过与现场监测数据分析对比,验证了所提工法的合理性与有效性。[结果及结论]在导洞开挖阶段,隧道顶部和底部的地层竖向位移最为显著,且相邻导洞的开挖对位移影响有限。采用6导洞开挖方案,与4导洞开挖方案相比,底部最大位移值显著减少了21.5%,同时在施工过程中,底部的竖向位移速率也降低了6.1%。特别是在中导洞施工期间,地层竖向位移变化速率是侧导洞变化速率的1.2倍左右,这表明中导洞对地层的影响更为显著。6导洞开挖方案在控制施工期间地层变形和结构受力方面更为有效,特别是在中导洞施工阶段,需要特别关注并加强监控和支护措施。

上软下硬地层CSM整体式止水帷幕施工关键技术

上软下硬地层且富水环境中,基坑止水帷幕的施工质量直接影响基坑开挖安全和变形控制。依托青岛市地铁7号线周村站深大基坑工程,从施工机械、施工方法和信息化角度探讨CSM工法,形成整体式止水帷幕施工关键技术。系统研究了CSM刀盘选型与配置,浆液材料配合比,双轮铣头多点喷浆技术及注浆参数,浆液制备、存储方法,跳打搭接循环施工方法,以及CSM钻进全过程数据信息化监测方法。基于现场监测结果,CSM工法水泥土墙深基本超出设计墙深0.5%,基坑开挖过程外围水位最大降深为1.5m,右邻省道最大沉降值为13.1mm,基坑开挖安全,表明CSM整体式止水帷幕适应性强、成墙质量好。

典型软土地层不同端头形式管廊基坑的变形规律

为研究软土区不同端头形式管廊基坑的变形规律,以典型软土区中山科学城管廊深基坑工程为背景,分析基坑围护结构的水平位移和地表沉降的变化规律。研究表明:围护结构的水平位移自坑角起逐渐增大,最终趋于稳定。基坑周围存在易塌陷区域,地表沉降自坑角起先增大后减小,最终趋于稳定。90°对称端头、120°非对称端头和150°非对称端头形式管廊基坑围护结构的水平位移均自坑角起逐渐增大,分别在距坑角5.4H_(e)(H_(e)为基坑开挖深度)、8H_(e)、5.3H_(e)处趋于稳定,地表沉降分别在距坑角6H_(e)、8.3H_(e)、5.7H_(e)处趋于稳定,易塌陷区域分别为距坑角1.0H_(e)~6.0H_(e)、3.57H_(e)~7.57H_(e)、2.14H_(e)~5.14H_(e)处,研究结果为软土区管廊基坑施工过程中控制基坑变形提供参考。

天津地区盾构施工同步注浆浆液地层适配性

针对天津地区典型软土地层盾构隧道工程,对同步注浆的单液活性浆液配比进行分析,通过层次分析法、熵值法分析得到浆液性能指标权重。结果表明:水胶比、膨水比对浆液稠度影响较大;水胶比、胶砂比对浆液凝结时间影响较大;水胶比、膨水比对浆液泌水率影响较大;水胶比对浆液抗压强度影响较大;水胶比和胶砂比对浆液固结收缩率影响较大。通过博弈论组合权重法分析发现浆液凝结时间、抗压强度的权重最高,密度权重最低。通过优劣解距离法对浆液进行筛选,得到了适用于天津软土地层的同步注浆浆液配比。为天津地区盾构隧道同步注浆浆液配比提供借鉴。

城市轨道交通深厚软土地层地下车站超长钻孔灌注桩承载-沉降特性分析

[目的]为有效控制软土地层深基坑开挖及使用过程中车站结构的变形,同时增大坑底承载力,需对上部含有空桩的超长钻孔灌注桩(以下简称“超长桩”)承载-沉降特性进行深入研究。[方法]以某城市轨道交通双线L型交叉换乘车站为例,采用自平衡法静载试验和数值模型对超长桩承载-沉降特性的影响因素进行分析,并探究超长桩承载特性与桩身长度、桩身刚度及桩身直径之间的关系。[结果及结论]静载试验表明:上部含有空桩的超长桩在荷载箱等量增荷加载过程中,桩顶位移及其增速均逐渐增大,在卸荷过程中桩顶出现位移回弹现象。数值模拟分析表明:超长桩的桩身轴力从桩顶到桩端呈逐渐减小趋势,在桩顶极限荷载作用下,桩身上部的轴力远大于桩端;桩身长度和桩身刚度变化会影响上部含有空桩的超长桩承载-沉降特性,桩身刚度改变对其造成的影响很小。

高速列车振动下软土震陷对水下盾构隧道的影响

依托广州至湛江高速铁路湛江湾海底隧道工程,建立“地层-隧道-道床”数值模型,从不同软土层厚度和软土层相对位置两方面,研究高速列车振动下软土震陷对盾构隧道结构的影响。结果表明:盾构隧道沉降随软土厚度增加而增加,而加速度响应与软土厚度关系不大,速度响应初始时变化不大(软土厚度11.0~20.0 m),而后有所下降(软土厚度20.0~21.5 m),最后又迅速增大(软土厚度21.5 m以上);盾构隧道的动力响应受软土层位置影响较大,隧道未通过软土地层时,沉降量与速度值较小;隧道部分通过软土地层时,沉降量与速度值随着断面通过软土的比例增加而较快增加;隧道全断面通过软土地层时,沉降量与速度值增长迅速。

软土地层地铁车站基坑开挖对邻近建构筑物的影响分析

为了有效解决软土地区地铁车站基坑施工引起周围建(构)筑物变形的问题,以实际工程为例,采用理正及Plaxis等计算软件,分析软土地区地铁基坑开挖对邻近重要建(构)筑物影响规律,总结出软土地层地铁车站基坑设计及施工要点。

上软下硬地层盾构隧道施工控制技术

为解决上软下硬地层中盾构施工遇到的问题,采用理论分析的方法,并结合具体工程实例,通过分析土仓压力、推力、刀盘转速和掘进速度等掘进参数,验证施工措施的合理性。结果表明在上软下硬地层中,盾构施工采取“满土仓、小推力、低转速和慢掘进”的施工控制方法,能够满足地表沉降规范要求。文中研究结果可为相似地层中盾构隧道施工提供借鉴和参考。

上软下硬地层浅埋大跨地铁车站施工技术

针对上软下硬地层浅埋大跨地铁车站施工技术需求,融合双侧壁导坑法和拱盖法,提出一种适用于上软下硬地层的浅埋大跨地铁车站施工方法。在提炼出一些创新技术内容的基础上,开发出一套上软下硬地层浅埋大跨地铁车站施工技术。通过工程应用案例示范,给出了具体施工工序和施工参数。

软弱地层盾构渣土制备同步注浆浆液及工程应用

依托苏州市轨道交通8号线隧道工程,采用软弱地层盾构渣土制备同步注浆浆液以减少渣土排放。基于室内试验,测试了渣土浆液的强度、初凝时间、稠度、泌水率等指标,并通过现场试验,将渣土浆液用于盾构隧道壁后注浆。结果表明:渣土浆液能够满足同步注浆浆液性能要求,软土地层盾构渣土可以通过调节配比等方法改善其性能,证明了利用软土地层中土压平衡盾构渣土制备同步注浆浆液的可行性。渣土浆液已用于苏州轨道8号线盾构掘进过程中同步注浆,能较好地控制盾构沉降及管片上浮。盾构渣土制备同步注浆浆液可减少每公里盾构成本约75万元,降低10%渣土排放量,具有良好的经济和环保效益。

软流塑地层盾构切削大直径钢筋混凝土悬臂排桩工程实践

为研究刀具及施工参数对盾构切削大直径钢筋混凝土悬臂排桩的影响,以绍兴某区间工程为依托,开展地表及结构变形、钢筋破坏形态、刀具磨损研究。结果表明:采用“慢推速,中转速,小扭矩,严控浆,早补强,勤量测”的策略,圆满完成切桩任务;钢筋破坏分为剪拉、弯拉、纯剪3种破坏形态,推进速度对破坏形态影响较大;刀具磨耗为2.1~2.4 mm,随轨迹半径增加而增大,左线明显高于右线;软流塑地层盾构切削钢筋混凝土悬臂排桩掘进参数为推进速度2~5 mm/min,刀盘转速0.85 r/min,推力8500~9500 kN,刀盘扭矩1000~1500 kN·m。研究成果可为相似工程提供借鉴。