分段管廊装载供水管道穿越地裂缝适宜性研究

在活动地裂缝影响下,供水管道拉裂、错断现象时有发生,并引发严重的次生灾害。本文以西安市西南郊水厂拟建球墨铸铁管道穿越地裂缝为工程背景,建立管道45°穿越活动地裂缝的数值模型,分析地裂缝影响下管道的内力响应与变形特征,结果表明:地裂缝作用会使管道接口偏转角过大而导致其防水失效。因此提出一种分段管廊装载供水管道穿越地裂缝的方法,建立分段管廊装载供水管道穿越地裂缝的数值模型,分析管道与管廊通缝、错缝两种工况、不同分段管廊长度、不同地裂缝位置、不同穿越角度下管廊与管道的内力响应与变形特征。得出管廊装载管道穿越地裂缝的最佳方案为管道与管廊通缝布设,采用单节长度为18 m的分段管廊,使地裂缝位于管廊的2/3处,并尽量以小角度穿越地裂缝。研究成果对城市供水管道穿越活动地裂缝的工程建设与灾害防治具有实际意义。

深覆土梯形拱明洞静力特性及卸荷效果

为研究深覆土条件下梯形拱结构–填土相互作用对周围土压力的影响机制和卸荷机理,明确梯形拱明洞相较于传统矩形明洞的优势,采用室内模型试验和数值模拟相结合的方法,对深覆土梯形拱明洞静力特性及卸荷效果进行分析。结果表明:无减载时,梯形拱明洞两侧回填土沉降大于上方回填土沉降,两侧回填土土压力向明洞上方转移,土压力随着填土高度的增大而增大,基本呈线性变化趋势;减载时,明洞上方回填土沉降大于两侧回填土沉降,回填土内部产生土拱效应,明洞上方回填土土压力向两侧转移,铺设减载层不会改变深覆土明洞结构受力分布,但会极大地减小其内力及变形,并提高结构安全系数;减载后,梯形拱明洞的最大轴力、最大正弯矩和最大负弯矩分别减少17.5%、34.1%、29.9%,最大变形减小32.9%。矩形和梯形两种截面形式下明洞的最大轴力均出现在中隔墙底部,最大正弯矩、最小安全系数和最大变形均出现在顶板中央位置;铺设减载层后两种截面形式拱明洞最小安全系数分别增大42.6%和100.0%,梯形拱明洞安全系数提高的比例更大,效果更显著。该研究可为深覆土梯形拱明洞结构的设计和施工提供理论指导和技术支持。

有变形缝工况下地铁左右线盾构并行下穿对既有明挖公路隧道变形及应力的影响

[目的]为确保有变形缝工况下地铁盾构隧道并行下穿既有明挖公路隧道工程的顺利实施,须对该工况下既有明挖公路隧道的变形情况及应力特征进行分析。[方法]建立了济南济泺路下穿黄河隧道工程中市域轨道交通S2线左右线盾构隧道并行下穿既有明挖公路隧道的精细化模型,分析了既有明挖公路隧道车道结构底板的z向(竖向)沉降、x向(水平向)位移及车道结构底板的应力变化情况。选取有无变形缝2种工况,对2个施工步完成后测线的x向位移和z向沉降变化情况进行对比。进一步选取工程中的2号变形缝,分析施工过程中2号变形缝两侧的结构沉降差和变形缝的应力状态发展历程。[结果及结论]与无变形缝工况相比,有变形缝工况降低了既有明挖公路隧道结构的整体性,改变了其变形及受力特征;变形缝始终受到拉应力及剪应力的影响;有变形缝工况下,变形缝两侧沉降随地铁盾构掘进呈现出明显的变化,地铁盾构掘进至该变形缝正下方时,沉降达到最大值。

高速铁路预制装配式大跨度明洞衬砌地震响应的数值分析

结合某拟建高速铁路大跨度明洞穿越地层的工程地质和地貌,建立了地层与装配式明洞衬砌的三维有限元模型,并基于粘弹性人工边界,采用时程分析法研究了装配式大跨度明洞衬砌的地震响应,给出了装配式明洞衬砌受地震影响的薄弱部位。结果表明:在高烈度震区装配式明洞衬砌拱肩和拱脚部位以及管片接头处的应力和位移响应较大,是装配式明洞衬砌的薄弱部位,在结构设计时需加强此部位的配筋。此外,与EI波和汶川波相比,天津波对预制装配式明洞衬砌的影响较大。

公路明挖隧道近接穿越地铁高架桥跨段稳定性分析

结合无锡至太仓高速公路惠山新城隧道工程穿越无锡地铁1号线高架桥工程设计,研究公路明挖隧道近接穿越地铁高架桥跨时对高架稳定性的影响,结合相关工程资料进行分析,在此基础上对基坑围护进行设计,并根据基坑所处地理位置及工程地质情况,利用Midas GTSNX建立三维模型进行模拟,分析其位移及整体稳定性。

明挖法超长节段现浇混凝土隧道早期开裂机制现场试验研究

为研究超长节段明挖隧道混凝土早期开裂机制,依托实际工程,根据隧道前期已浇筑节段开裂情况调查结果,在隧道侧墙和顶板结构的中心线处埋置温度、湿度、应变传感器,对混凝土早龄期的温度、湿度、应变进行连续监测,并结合温度应力理论和现场裂缝调查对隧道混凝土早期开裂机制进行分析。分析结果表明:1)隧道侧墙和顶板结构浇筑后产生的水化热温升可达40℃以上,隧道顶板结构应变的变化趋势主要与温度相关。2)结构温度下降引起的收缩变形在受到下部旧混凝土的约束作用后产生的拉应力是引起开裂的主要原因;长度方向上的应变差、里表温差产生的不均匀收缩和湿度下降产生的干燥收缩会进一步加大开裂风险。3)结构中心与外表面的最大温差高出与内表面的最大温差12℃以上,因而结构外表面更容易出现开裂。4)在连续式的外约束作用下,浇筑段中部开裂的可能性更大。5)结构表面与内部的裂缝会逐渐沿裂缝走向扩展导致风险较低的区域也出现开裂。

基于等减载率的高填明洞长期性能

为探究减载材料差异对衬砌变形及安全性的长期影响,选取可发性聚苯乙烯板(EPS)板、低压实土和橡胶颗粒混合土3种减载材料,填土采用高压实土,利用试验与数值模拟相结合的方式,分析当减载率相同时,不同减载材料与高压实土共同蠕变对高填明洞长期性能的影响。结果表明:4种材料的蠕变曲线分为衰减蠕变和稳态蠕变两个阶段,同一荷载作用下,材料蠕变应变大小依次为:EPS板>橡胶颗粒混合土>低压实土>高压实土;不同减载措施下填方中心蠕变位移最大,向外环形扩散降低,且填方蠕变位移大小依次为:EPS板>低压实土>橡胶颗粒混合土,橡胶颗粒混合土可以有效抑制填方的蠕变位移。当减载材料与高压实土共同蠕变时,拱顶、拱肩先下沉再回弹,拱腰和边墙先向外扩散再向内收敛,拱顶沉降和拱腰收敛变化值最大;拱顶安全系数增量较大,但蠕变稳定后拱脚安全系数最小。不同减载措施下衬砌变形与安全系数变化大小依次为:低压实土>橡胶颗粒混合土>EPS板。

微型排桩支护结构在隧道明洞段的应用

为探索微型排桩在高陡边坡明洞段支护结构中的适应性,基于二维杆系荷载-结构模型,提出三排桩支护结构设计计算方法;结合工程案例拟定多种钢管排桩+锚索支护方案,对排桩支护结构的内力及变形特征、不同方案的适应性、钢管桩直径的影响等进行深入研究。结果表明:1)排桩支护中,前排桩、中排桩、后排桩具有几乎相同的内力和变形特征,但前排桩的变形和内力值略大于其他2排桩,前排桩坑底位置是整个支护结构中最不利部位;2)采用增设锚索、预留压脚岩体等方式降低相邻支撑间的竖向间距,可以有效降低支护结构位移和内力,从而使支护结构变形满足相关规范要求;3)随着桩径的增大,钢管桩刚度增大,支护结构水平位移呈指数形式降低;4)增加三排桩直径和仅增加前排桩直径均可以有效降低支护结构变形。支护结构设计中,可以根据开挖高度、施工机械、地形地貌等,选择合适的支撑方式和钢管桩直径,从而实现支护结构快速、机械化施工。

橡胶土回填对明挖隧道隔振作用

[目的]在城市轨道交通运营过程中,列车运行引起的振动会对沿线建筑物和精密仪器造成损害,甚至影响人们的日常生活。因此,需研究有效的减振措施。[方法]以雄安轨道交通R1线大里程明挖段区间隧道为例,用橡胶土代替素填土,采用数值模拟方法,在ABAQUS软件中建立相应的隧道-地层有限元模型,分析橡胶土不同阻尼比对明挖隧道的隔振作用。[结果及结论]采用阻尼比为0.04的橡胶土进行回填,最大可使地面竖向振动加速度减小6.2%,振动加速度级降低1.1%;采用阻尼比为0.06的橡胶土进行回填,最大可使地面振动加速度减小11.4%,振动加速度级降低1.3%。两种阻尼比橡胶土对明挖隧道的隔振效果均较为明显。相同测点位置处,阻尼比为0.06的橡胶土对振动加速度、振动加速度级的降低幅度总体大于阻尼比为0.04的橡胶土,最大降低幅度分别可达5.2%及0.667%。

湖域明挖隧道深基坑开挖与支护稳定分析

阳澄湖隧道基坑工程具有土方开挖量大、地质条件差以及所处位置特殊,紧靠京沪高铁丹昆特大桥的特点,严重影响基坑开挖安全和开挖进度。工程设计采用分级放坡开挖,边坡采用网喷+土钉联合支护结合井点降水的开挖支护方案。针对基坑稳定问题,采用理正岩土软件对基坑边坡两个典型断面的整体稳定性、抗隆起稳定性和抗突涌稳定性进行验算。同时使用FLAC3D数值模拟软件对基坑开挖过程进行了模拟,对基坑开挖引起的地表沉降、边坡变形、塑性区开展等结果进行计算,验证了基坑施工的稳定性。

基于双光栅传感器隧道混凝土温度应变发展特性研究

为了更好地预防隧道混凝土开裂,对混凝土温度、应变的发展规律进行研究,该文依托衢州市智慧新城三江中路连通工程,建立数据采集系统,现场监测混凝土温度与应变,该监测方法克服了传统方法温度、应变监测不灵敏以及监测数据不连续的缺陷,并且所采用的高性能双光栅温度‒应变式传感器可同时监测同一位置的温度与应变,利用温度补偿的方法克服了环境温度对监测结果的影响,提高了监测结果的精度,对监测结果进行分析,揭示隧道混凝土施工期温度、应变的发展规律。分析表明:温度随时间的变化可以分为初始阶段、快速升温阶段、缓慢降温阶段与趋于稳定阶段,应变的变化趋势与温度类似,应变峰值出现的时间稍微滞后于温度;由于养护条件、边界条件、钢筋布置等多种因素的影响,不同测点的应变在水平方向存在较大差异。

大体积明挖隧道混凝土冬季施工保温技术研究

石家庄复兴大街白佛隧道为明挖隧道,共需浇筑混凝土15万m3。为解决冬季-15℃~0℃环境下大体积混凝土施工质量问题,采用理论分析结合现场测试的手段,对不同混凝土入模温度和各种保温措施进行对比分析,提出适用于白佛隧道冬季混凝土施工的保温技术。研究结果表明,当热水温度在40℃~60℃时,白佛隧道冬期C45混凝土出机温度在11.7℃~14.6℃之间,入模温度在7.4℃~9.7℃之间;对隧道底板、侧墙和顶板分别采用聚氨酯+电热毯+棉被、热风机和电热毯+聚氨酯+棉被方式进行保温处理后,混凝土内部与表面的温度均随着时间的延长呈先增大后减小的趋势,同时内部与表面混凝土温度均大于0℃、混凝土表面未出现裂缝。在第7 d时,隧道底板、侧墙和顶板的混凝土抗压强度分别为36.3,36.1,35.7 MPa。

轻型混凝土在马坞梁隧道明洞回填中的应用研究

为解决回填明洞上部修筑改线道路存在荷载大的问题,以新建景礼高速陇南段马坞梁隧道为研究对象,对原设计普通混凝土材料进行轻型泡沫混凝土置换,运用数值模拟的方法对3种不同轻型泡沫混凝土回填后隧道明洞衬砌结构进行受力和安全性计算,并与C15普通混凝土回填的计算结果进行对比。结果表明,采用CF0.5泡沫混凝土回填时,仰拱底安全系数为0.92,其余置换回填方法的仰拱底和拱脚的安全系数均大于1.0;综合考虑隧道处于强震区,确定CF5.0泡沫混凝土为回填材料,回填后拱脚安全系数为8.9,仰拱底安全系数为3.4。

近距离采空区下大断面切眼支护技术应用

以9101采煤工作面为工程实例,该采面切眼跨度为8 m,且上覆为8^(#)煤层采空区及煤柱。切眼拟采用分次掘进方法施工,首先掘进巷道宽度4.5 m,后刷扩3.5 m;在掘进期间,通过探测切眼顶板与上覆8^(#)煤层采空区层间距,再设计切眼顶板支护方案;现场应用后,切眼顶底板、巷帮变形量分别为60 mm、73 mm,实现了近距离采空区下大断面切眼围岩变形有效控制。

预制装配式地下综合管廊地震动力响应分析

为研究地震动荷载对大跨度浅埋明挖装配式结构受力性能产生的影响,本文以中山地下综合管廊项目为背景,借助有限元软件ABAQUS建立土体-管廊结构三维实体模型,通过调整埋深和加速度峰值(0.1 g、0.2g、0.3g),模拟装配式管廊结构受力和变形影响。研究结果表明:(1)在相同地震波荷载下,装配式结构相较于现浇结构最大主应力增加33.75%,最小主应力提升12.63%;(2)现浇结构侧墙-中墙的相对位移波动较小,而装配结构波动范围则较大;(3)结构受力最不利位置主要位于大跨度底板受拉侧和顶板与中隔墙相交的腋角处,在设计和维修加固过程中应当重点关注。本文研究成果可为类似大跨度浅埋明挖装配式管廊结构设计提供参考。

综合管廊基坑围护结构横跨既有浅埋隧道的影响分析

为探明新建综合管廊施工对既有浅埋隧道的影响,文章依托天水某综合管廊横跨既有浅埋隧道工程,利用有限元软件建立了综合管廊和浅埋隧道的整体模型,进行了桩顶放坡段开挖、围护桩施工、基坑开挖、基坑回填、通车运营期等多种工况的有限元计算。计算结果显示,在综合管廊明挖基坑施工全过程中,虽然会对下伏浅埋隧道造成一定影响,但结构安全控制指标均在规范要求范围内,影响程度可控。

明挖隧道回填荷载裂缝特征及其控制技术

随着城市化进程的不断推进,隧道工程在现代交通建设中扮演着重要角色。然而,明挖隧道工程回填中荷载裂缝的产生和控制成为制约隧道施工质量和安全性的关键问题。通过对相关文献和实际案例的研究,详细探讨了明挖隧道荷载裂缝产生的机理,并提出了一些有效的控制技术。研究结果表明,合理的工程设计、地质勘察、支护措施和监测系统是有效控制明挖隧道荷载裂缝产生的关键。

大断面切眼一次成巷施工工艺优化与应用

随着井工煤矿开采深度逐渐增加,井下巷道及采掘工作面受地应力的影响越来越大,导致巷道支护难度增大。顺和煤矿针对大埋深高应力下巷道支护难的问题,通过优化施工工序以及增加支护强度,采取高强应力锚杆+W钢带+单体柱与π型梁搭配联合支护的方法,实现了综采工作面切眼大断面一次成巷,成功解决了大埋深高应力巷道支护和快速掘进问题。

基于CAD二次开发的明挖隧道主体结构桩基布置研究与应用

随着隧道结构设计行业向数智化、信息化发展,常规依托设计经验进行图形绘制无法解决设计人员实现快速化、智能化绘图需求。目前AutoCAD作为设计领域常规辅助软件,其拥有丰富的API接口,人性化交互方式,依托于该平台二次开发实现设计用户需求,成为提升设计用户工作效率的首要选择。该文采用C#语言,依托.NET框架和CAD平台,引入容差等技术,实现自动化布置明挖隧道主体结构桩基方案,有效解决常规设计中绘图时间急迫、设计方案更新频繁、绘图繁琐及桩基布置必须依靠手动调整等带来的设计效率低下、质量起伏大等问题。

明挖隧道延伸工程中的保通改造技术研究与应用

随着城市的发展,既有交通设施已无法满足交通需求,因此,隧道改造工程越来越多。现有的交通设施往往有保通需求,但对于隧道工程的原地改造保通,目前鲜有工程案例。以上海浦东机场南进场路隧道延伸工程为例,采用新建临时隧道绕行的方案满足了保通需求:通过支撑托换的方式,减小了改造后结构的跨度;通过2排支撑托换的逐个转换,实现在隧道内进行翻交;利用有限元分析和现场施工监测等手段,保证了施工过程中顶板沉降和变形满足要求。该改造技术为运行隧道延伸工程的保通需求提供了新的解决方案。