A case study on behaviors of composite soil nailed wall with bored piles in a deep excavation

A complete case of a deep excavation was explored. According to the practical working conditions, a 3D non-linear finite element procedure is used to simulate a deep excavation supported by the composite soil nailed wall with bored piles in soft soil. The modified cam clay model is employed as the constitutive relationship of the soil in the numerical simulation. Results from the numerical analysis are fitted well with the field data, which indicate that the research approach used is reliable. Based on the field data and numerical results of the deep excavation supported by four different patterns of the composite soil nailed wall, the significant corner effect is founded in the 3D deep excavation. If bored piles or soil anchors are considered in the composite soil nailed wall, they are beneficial to decreasing deformations and internal forces of bored piles, cement mixing piles, soil anchors, soil nailings and soil around the deep excavation. Besides, the effects due to bored piles are more significant than those deduced from soil anchors. All mentioned above prove that the composite soil nailed wall with bored piles is feasible in the deep excavation.

冻结立井井筒机械化掘进现状及发展趋势

针对我国“富煤贫油少气”的能源赋存结构及煤炭未来一段时间将长期占据能源消耗主导地位的特点,回顾了我国煤炭井工开采领域冻结立井井筒机械化掘进发展历程。钻爆法凿井作为我国立井井筒施工的主要工法,炸药的应用大幅提高了冻结井筒的掘进效率,配套的伞钻打孔、抓岩机装岩、大型井架及设备提升、大模板砌壁等大型机械化设备的应用,大幅提高了井筒成井速度;竖井钻机、反井钻机及竖井掘进机作为特殊地层条件下立井井筒特殊凿井方式,也有各自应用范围。面对我国西部富水弱胶结地层特点及智慧矿山发展趋势,采用冻结+钻爆法施工难以满足千米级弱胶结岩层立井井筒智能化无人化的建设需求,而采用冻结+竖井掘进机钻井是未来超深立井井筒技术发展方向之一。结合国外冻结+竖井掘进机凿井工程案例,针对我国西部富水弱胶结岩层立井井筒建设,提出了冻结+竖井掘进机凿井在冻结壁厚度和强度设计理论、双层钢筋混凝土井壁永久支护、低温环境下竖井掘进机掘进破岩形式以及分级上排渣方式等冻-掘-支-运协同作业方面提出了合理化建议;明确了井壁结构与弱胶结围岩相互作用机理,优化双层井壁结构方法,构建竖井掘进机掘-支-运同步作业模式等,提升井筒建设综合效率,提高信息化水平,推动立井井筒向机械化、绿色化和智能化发展。

大直径嵌岩灌注桩承载特性试验与有限元模拟

基于青岛某工程的4根大直径嵌岩灌注桩,在现场开展了单桩竖向抗压静载试验和桩身完整性测试,以明确大直径嵌岩灌注桩在竖向荷载下的承载特征,拟揭示不同荷载水平下嵌岩灌注桩的承载力发挥机制。结合不同嵌岩深度的单桩承载性能有限元模拟,重点分析了单桩在不同嵌岩深度下的竖向抗压承载特性和桩土位移分布特征。研究表明:在笔者试验条件下,大直径嵌岩灌注桩单桩竖向抗压承载力具有一定离散性,桩头部位的损坏会极大影响单桩承载力的有效发挥;加载完成后,数值模拟得到的桩顶沉降量为31.56 mm,约为现场实测值的1.1倍,模拟结果与实测结果较为吻合;通过不同嵌岩比的模拟结果对比发现,嵌岩深度越大桩端阻力占桩顶荷载的比例越小,且桩端阻力占比的变化速率随着嵌岩比的增加逐渐减缓;嵌岩深度取2.5倍桩径为宜。

特大桥钻孔灌注桩塌孔分析及处理措施

A特大桥桥墩基础采用了灌注桩结构,但其桩体上部的黏质黄土和细圆砾土的稳定性较差,下部由砂岩与泥岩互层组成,该类地层容易发生塌孔,给施工过程中的工程安全带来威胁。文中通过限制周边振动作业工序、增加护筒长度、增加泥浆比重、采用缓压慢提方式降低钻速、缩短工序时间等措施,有效地抑制塌孔现象的发生。

某大口径火炮内膛结构对挤进过程身管内壁载荷的影响

弹丸挤进阶段火炮身管内膛处于高温高压快速挤压摩擦的恶劣环境。针对大口径火炮在弹丸挤进过程中身管内壁所受载荷较大、导致膛线起始部磨损严重的问题,以某大口径浅膛线身管为对象,研究不同内膛结构对身管内壁载荷的影响规律。通过分离式霍普金森压杆实验,构建弹带材料在高温高应变率下的本构关系,利用有限元计算分析了挤进过程中弹带的塑性变形情况、挤进阻力以及身管内壁载荷的变化规律,并分别建立考虑膛线宽度、膛线截面形状以及坡膛锥度等不同内膛结构下的三维热力耦合挤进有限元模型,计算得到不同内膛结构对挤进过程中身管内壁载荷的影响。研究结果表明,对于该型火炮,身管坡膛结构和膛线结构对内壁载荷均有显著影响。首先,坡膛锥度的增大会导致挤进阻力和身管内壁载荷的增大,同时挤进结束的时刻以及挤进阻力和身管内壁载荷达到峰值的时刻也会提前;其次,内壁载荷峰值会随着阳线宽度显著增大,但对导转侧顶部进行倒角可有效降低身管内壁载荷,其峰值在倒圆角后降低了9.87%,倒方角后降低了5.59%。所得研究结果有助于丰富基于身管寿命的身管内膛结构设计方法。

粘土中钻孔灌注桩墙体支护开挖弯矩数值模拟研究

针对粘土中钻孔灌注桩墙体支护开挖弯矩数值进行模拟,研究弯矩数值对钻孔灌注桩墙体支护开挖工程的影响程度。采用有限元软件Midas NX,结合模型构建的四点原则,通过计算墙体支护材料的弹性模量、体积模量和剪切模型,得到相应的墙体支护参数,结合工程的实际情况,确定模拟模型的边界范围,通过对墙体外的地下水的降水处理,构建相应的钻孔灌注桩墙体支护模拟模型,并对测点进行布置。利用上述参数,进行模拟测试,并通过布设的测点记录墙体支护开挖后桩身的变形情况。钻孔灌注桩墙体支护开挖后,桩身的最大变形量为6.02 mm,桩身的弯矩值为500 KN·m。钻孔灌注桩墙体支护的弯矩值受到多种因素的影响,其中变形量对桩身弯矩值的影响最大。

煤矿岩巷TBM掘进随掘地震信号特征及其应用

随掘地震超前探测技术可实现探掘平行,为巷道快速智能掘进场景下实时、精准地质保障提供了可能。随掘震源产生的是复杂、变频、连续信号,信号特征认知直接影响数据处理与成像精度,而目前针对岩巷全断面掘进机(TBM)随掘地震信号特征的认知仍不清晰,且暂时还没有针对性开展过信号处理与成像研究工作。针对上述问题,以谢桥煤矿瓦斯治理巷TBM随掘地震超前探测试验为例,分析了刀盘先导信号与岩壁接收信号的时间域、频率域及时频域特征:岩巷TBM随掘地震信号中不同振幅能量成分比例呈现金字塔形,但分布随机,不对称程度较高;机械运转信号能量较大,刀盘先导信号强度是岩壁接收信号的200倍左右;频率域变频特征明显;机械运转信号基础频率较低,刀盘先导信号频率成分主要集中在10~80 Hz与150~200 Hz,主频为36.99 Hz,岩壁接收信号频率成分主要集中在50~200 Hz,主频为137.97 Hz;刀盘先导信号较岩壁接收信号时频域能量团分布更为规则,多次震源激发现象明显,能量团之间的差异性特征表明了多次震源激发时振幅能量与持续时间的随机性。利用脉冲化算法与绕射叠加偏移成像方法对岩巷TBM随掘地震信号进行数据处理与成像试验,结果表明:(1)脉冲化等效单炮记录与利用常规震源得到的超前探测单炮记录特征一致性较强,同相轴清晰且连续性较好,可满足现场探测分析需要。(2)对探测范围内岩体情况的超前预报结果与实际揭露情况一致,说明岩巷TBM随掘地震超前探测可提供有效地质保障。

复杂地质钻孔灌注桩施工技术分析

为进一步提高桥梁桩基工程的施工质量和效率,文章结合某桥梁工程的实际情况,详细分析了在复杂地质条件下钻孔灌注桩施工难点及施工技术的应用方法,其中涵盖了科学埋设护筒、合理清理孔洞及有序安装导管等,以应对施工过程中可能出现的一系列问题,如漏浆、埋钻、塌孔等,旨在保证桩基施工的安全性和可靠性,助推桥梁工程高质量、高效率竣工,为相关人员提供参考和借鉴。

临近河道高填方下钻孔灌注桩泥浆稳定液比重控制

在贵州地区河道地基土中广泛分布着复杂的沉积层,此类土层通常有含水量高、强度低的特点,在此类土层中施工灌注桩基础时孔壁失稳坍塌问题较为突出,一般来说钻孔灌注桩孔壁的稳定性与成桩质量有直接关系,在施工中一般采取控制泥浆比重的办法来平衡地层中的水土压力,维持钻孔灌注桩孔壁稳定。以贵州双龙航空港经济区二堡路特大桥临近河道高填方下的桩基施工为例,分析在该地质条件下泥浆比重控制的要点。

深厚淤泥地层超静水压力条件下超深灌注桩施工孔壁稳定性研究

依托某地铁车辆段管桩施工后超静水压力条件下的钻孔灌注桩工程,研究了超静水压力条件下钻孔孔壁的稳定条件。推导出了孔壁坍塌的临界水力坡度公式和保证孔壁稳定性的临界固结度公式,并分析了土体固结对孔壁稳定的影响;探讨了新奥法原理在淤泥质软土超静孔隙水压力下灌注桩成孔中的应用。研究结果表明:饱和淤泥质地层中管桩施工后超静孔隙水产生的渗透力是造成灌注桩钻孔过程中孔壁变形失稳的主要因素;土体的黏聚力是影响钻孔缩颈和塌孔的关键参数;超静水压力下软土中钻孔孔壁的稳定条件主要是圆拱支撑力和渗透力;钻孔期间孔壁土体的蠕变大、渗透路径短和土体能在较短时间内发生较大的固结可使孔壁达到稳定的平衡状态;超静孔隙水压力条件下的软土可以借鉴新奥法原理进行钻孔灌注桩成孔。

钻孔灌注桩孔壁稳定性影响因素的研究进展

孔壁稳定性是制约钻孔灌注桩成桩质量的关键因素。将影响孔壁稳定性的因素分为桩孔设计参数、施工工艺和土体性质。在桩孔设计参数中,孔径和孔深是影响孔壁稳定的关键因素。施工工艺中,泥浆相对密度、护筒深度和成孔时间是影响孔壁稳定的关键因素。土体性质中,土体类别和土体物理力学性质是影响孔壁稳定的关键因素。针对各关键因素提出相应的管控措施。在桩孔设计参数方面,选取合适钻具,精确控制孔径和孔深。在施工工艺方面,基于孔壁稳定和经济性选择合适的泥浆相对密度和护筒深度,合理安排施工组织,缩短成孔和灌注间隔时间,严格把控钻进速度和钻具压力。在土体性质方面,重点关注软弱地层和砂土层,采用地基处理、加深护筒和增加泥浆相对密度等措施保证孔壁稳定性,为钻孔灌注桩的设计和施工提供参考。

基坑开挖过程中围护体及周边环境变形分析

国内外已对深基坑开挖过程造成的变形有一定研究。在此基础上,以上海静安区华兴新城项目为实例,对基坑施工过程中的基坑支护结构、周围环境进行动态监测,对围护体侧向位移变形情况、围护体垂直位移变形情况、开挖深度对地下连续墙侧向变形的影响、开挖深度对地下连续墙最大变形位置深度影响、基坑外环境变形情况、基坑外地表沉降等监测结果进行了分析和验证,并以分析数据为基础,得出施工优化方案,可为类似深基坑工程提供借鉴。

公路桥基泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术应用

公路桥基泥浆护壁施工是高速公路桥梁建设中最关键的一环,其施工质量的好坏直接影响整体工程质量。为此,文中提出公路桥基泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术研究。选择强度和耐久性较高的钢材作为护筒材料,并结合工程要求设计了具体的规格,在钻孔施工阶段,按照护筒内钻进、护筒下土层钻进以及岩层内钻进三个主要阶段进行具体的施工,在护筒内钻进阶段使用经过改进的直径为2.5 m的刮刀钻头作为具体的钻孔装置,采用正循环配合反循环模式进行施工,在护筒下土层钻进施工阶段强化钻速控制,在岩层内钻进阶段强化钻渣控制;最后利用拔塞法进行混凝土封底灌注作业。

三维声纳渗流检测技术在灌注桩排桩围护墙中的研究与应用

利用三维声纳渗流检测技术,通过事先埋设在围护结构内部的测试孔以及坑外补打的测试孔,对某项目灌注桩排桩围护墙结构进行开挖前的渗漏测试,提供了测试范围内的渗透流速、流量、流向等指标。并对两次不同降水深度情况下的测试结果进行了对比分析。结果表明:该技术在上海地区高水位软土饱和地基中得到了比较成功的应用,不同降水深度对测试结果有较大的影响,但均判断出了渗漏点,后续仍需积累经验,为该种方法在上海地区的进一步推广应用提供参考。

广西苗儿山大厚度水敏性地层冲洗液技术研究及应用

广西苗儿山地区铀矿找矿潜力巨大,但局部地区地层复杂,存在大厚度水敏性地层及破碎地层,钻探施工中频繁遇到孔壁坍塌及钻孔超径等难题,导致孔内事故频发,严重影响施工进度。因此,对该地区水敏性岩心进行了矿物成分和微观特征分析,分析结果表明水敏性地层含有大量蒙脱石、高岭石、水云母等粘土矿物,且微裂隙发育,水化膨胀严重。针对以上问题,通过室内实验评价,优选了新型成膜护壁材料,进一步研制了护壁性良好的成膜护壁冲洗液体系,其最优配方为:5%成膜A剂+3%成膜B剂+1.5%改性沥青+1%随钻堵漏剂+1%封堵剂+0.6%增粘剂+0.2%包被剂。该冲洗液API滤失量为5~8 mL,相对膨胀降低率达到87%以上,可有效抑制水敏性岩心水化膨胀,护壁效果明显。该技术在苗儿山地区3个试验钻孔成功应用,顺利钻穿水敏性地层,未发生岩心分散、孔壁坍塌等问题,取得了良好的应用效果,初步形成了针对该地区水敏性地层的成膜护壁冲洗液技术。

水泥土搅拌墙+钻孔灌注桩在基坑支护中的应用

某深大基坑周边环境及地下管线复杂,地质条件相对较差,为保证基坑施工任务的顺利进行,首先对基坑围护结构方案进行比选,然后在施工中对重点工序进行控制,同时加强基坑变形监测,最终完成了基坑施工任务。

复杂地层下钻孔灌注桩护壁泥浆对钻孔灌注桩承载性能影响研究分析

本研究重点考察了护壁泥浆对钻孔灌注桩稳定性的影响,并归纳出如下主要结论:①桩体在初始承受荷重时,沉降主要由于桩内部弹性变形产生,随着荷重增大,桩与土之间发生相对位移,此时桩侧摩擦力成为承载的主力;②泥皮的存在能减弱桩体的承载力,泥皮越厚,桩的承载力下降越显著,与无泥皮桩相比,最大承载力分别降低了 14.8 %、16.4 %、26.6 % 和 33.6 %;③泥皮不仅对桩侧的承载力有显著的削弱作用,且随其厚度增加而损失更多,同时也使得施工效率降低;④桩端的阻力会随泥皮的增厚有所提高,在加载初期,桩端阻力在总承载中占据较大份额,但是随着荷重的持续增加,其比重将趋于一个相对稳定的水平。

土体物理力学性质对钻孔灌桩桩孔壁稳定性影响的数值模拟

孔壁稳定性是制约钻孔灌注桩成桩质量的关键因素,土体物理力学性质对孔壁稳定性的影响至关重要。运用ANSYS软件数值模拟土体物理力学性质对孔壁稳定性的影响,研究土体弹性模量、黏聚力、内摩擦角和泊松比对孔壁稳定性的影响。研究表明,孔壁处节点位移最大,距离孔壁越远,节点位移越小,稳定性越好;土体弹性模量、黏聚力和内摩擦角对孔壁稳定性的影响较大,而土体泊松比对孔壁稳定性的影响较小;土体弹性模量、黏聚力和内摩擦角越大,孔壁稳定性越好;黏聚力和内摩擦角越小的土体,黏聚力和内摩擦角的提高对孔壁稳定性的提高效果越明显。

两次成桩法在高承压水地层中的应用研究

为解决在高承压裂隙水地层施工旋挖钻孔灌注桩时遇到的涌水、塌孔、缩颈等技术难题。经试验研究,创新提出两次成桩法,即初次扩径成桩结合二次按设计尺寸成桩。成功解决上述工程难题。工程实践表明,两次成桩法在不需要特殊桩基设备的条件下,可实现在高承压裂隙水地层快速高效高质量成桩施工。初次扩径成桩采用C20号混凝土,混凝土浇筑1 d后,强度大于5 MPa小于10 MPa时进行二次成桩,施工工效最高且成桩质量优异。与传统的平衡水头法相比,两次成桩法既可节约工程直接成本,又可缩短工期,经济效益显著,且避免了机械高台作业带来的安全风险,提高施工安全性。为该类地层条件下的钻孔灌注桩快速成桩施工提供了技术借鉴。

一种低桩承台结构在护岸改造中的应用

因工程受邻近建筑物的限制,为避免产生震动,打入预制桩的方案不可行,而全面大开挖的方案需要打设钢板桩支护,经济性较差,施工周期长。因工程泥面较高且具备干地施工条件,因此采用低桩承台结构是合适的。结构上部为现浇混凝土挡墙,结构基础为钻孔灌注桩式地下连续墙,灌注桩间采用高压旋喷桩处理,既提高桩抗水平能力,又起到防渗、加固土体以及减轻结构后方土压力的作用。本文介绍了该结构设计和施工要点,为类似工程的实施提供参考。