砾砂地层盾构切削大直径群桩的刀具研究

刀盘刀具是盾构机实现切削功能并保证其顺利推进的主要部件,合适的刀具选型与设计在保证盾构机成功切削大直径钢筋混凝土群桩的过程中至关重要。依托沈阳地铁4号线盾构切桩工程,结合盾构穿越砾砂地层的工程特点以及切削大直径钢筋混凝土群桩的工程需求,对刀盘刀具进行选型,采用LS-DYNA软件模拟不同刃宽、刃角及前角的贝壳刀切削钢筋的效果。将分析结果应用于该工程,通过对比切桩前后既有隧道沉降变化规律论证刀具选型设计的合理性,并根据切桩后的贝壳刀磨损规律及盾构机排出钢筋情况,评估刀盘刀具切削效果,从而优化刀盘的刀具布置。研究结果表明:盾构刀盘采用面板+辐条复合式直角刀盘,切桩刀具采用前角-45°零后角、5 mm刃宽、90°刃角的双面刃贝壳刀,可提升盾构切桩效果;盾构切桩过程中既有隧道的变形波动控制在1.1 mm内,切桩完成后既有隧道的最大沉降仅为1.96 mm,未对既有隧道造成明显影响;刀盘布置贝壳刀时,应增加高度为210 mm的贝壳刀数量,尤其需要避免单个辐条上仅有1把高度为210 mm贝壳刀的情况,可有效提高刀盘刀具切削钢筋的能力并降低崩刃风险。刀具选型设计结果成功应用于沈阳地铁4号线切桩工程,可为今后类似工程提供参考。

圆形抗滑桩-拱形挡土板支挡性能与参数分析

为规避当前施工方法的不足,发展安全、高效和可靠的施工方法。依托东北地区某高速铁路路堑边坡工程,采用适于机械钻孔的圆形抗滑桩代替现行矩形抗滑桩,预制拱形挡土板,本文提出一种新型拱形板-桩墙支挡体系;并构建有限元模型,分析桩长、桩径、桩间距以及拱形挡土板矢跨比对新型拱形板-桩墙支挡体系支护性能的影响;揭示不同参数下桩顶水平位移与桩身内力的变化规律。研究结果表明:桩长与桩身弯矩和剪力大小呈正相关关系,与桩顶水平位移呈负相关关系。桩长超过14 m时,其对桩顶水平位移、桩身弯矩和剪力的影响效应明显减弱;随着桩间距增大,桩顶水平位移增大但变化幅度逐渐减小。拱形挡土板矢跨比增大时,桩顶水平位移、桩身弯矩和剪力均减小。影响拱形板-桩墙体系支挡性能的因素依次为桩间距、桩长、桩径和矢跨比。研究结果为圆形抗滑桩-拱形挡土板支挡体系在实际工程中的应用提供新思路。

大直径盾构切穿抗滑桩对堤岸的变形影响分析

为研究大直径盾构切穿护岸抗滑桩对堤岸的扰动影响,确保盾构隧道穿越过程中大堤的安全性与稳定性,采用有限元分析软件建立了隧道-桩基-堤岸三维数值模型,重点分析了盾构切穿施工时堤岸及桩体的变形规律,并对比了不同盾构推力下桩体的变形差异.研究结果表明:盾构切削护岸抗滑桩将导致大堤迎水面边坡产生较大扰动,坡顶出现最大纵向位移,被切桩周围土体出现明显下沉;在盾构推力以及迎水面滑坡推力的双重影响下,抗滑桩以挠曲变形为主,整体形成一条倾斜的“S”形曲线,盾构刀盘抵近桩体时的抗滑桩挠曲变形最为明显;盾构推力由0.7倍静止土压力增至0.9倍,桩身水平位移大幅增加,盾构刀盘抵近桩基时的桩底位移增幅高达162%.综上可知,盾构切削穿越抗滑桩时应严格控制推进速度、泥水压力等施工参数,以减小盾构推力对堤岸及桩体的不利影响.

复杂地层明挖地铁车站基坑施工稳定性数值模拟研究

地铁车站基坑开挖是一种应力卸荷过程,会引起支护结构及场地等的发生水平或竖向变形,所以基坑稳定性显的尤为重要。以青岛地铁2号线合川路车站为工程背景研究明挖基坑的稳定性,基于有限元分析软件,采用摩尔-库伦本构模型,考虑实际场地条件、开挖及支护过程等,建立三维数值分析模型;研究基坑分层开挖-支护过程中桩体水平位移和地表竖向位移演化规律,分析施工过程中桩+内支撑体系的受力及变形特征,并对数值计算结果与监测数据进行对比分析,得出数值模拟结果与现场实测结果基本一致,可为青岛地区类似工程提供参考经验。

基于cut-off方法刚性承台下群桩基础优化分析

针对刚性筏板下群桩基础优化设计问题进行分析,通过改变桩长分布来调整各桩的荷载分担,群桩分析采用基于弹性理论的积分方程方法,并通过cut-off方法来反映桩的弹塑性特性,实现群桩基础的弹塑性优化分析,改进了常规弹性分析方法的缺陷。算例分析表明,随着外荷载的不断增加,角桩首先达到极限荷载,对角桩超出极限荷载的部分进行重新分布,继而使得边桩逐渐达到极限承载状态,继续加载直至内桩也达到极限承载状态,从而引起桩筏基础的整体破坏。采用cut-off方法可以改进基础变刚度优化设计,使之与实际情况更为吻合。

基于拉压杆模型理论方法的桩基承台受力特性研究

为了研究多桩基承台在直接荷载作用下的拉压杆模型分析模式,与传统拉压杆模型相比,考虑了飞边比对阻力的影响。首先介绍了两种拉压杆模型(MBT-1/MBT-2)的理论方法及计算公式;然后在混凝土块冲切分析的基础上设计了冲切试验,并进行了4组24个试件的冲切试验,依次对比了冲切试验荷载记录值与Gutiérrez R提出的理论公式值以及改进公式;基于拉压杆模型提出了多桩基承台的冲切公式,调整了表征承台内桩基桩帽失效的参数。研究表明,原有Gutiérrez R提出的拉压杆模型公式与试验值存在一定的误差范围,而改进后的拉压杆模型公式与试验值有较好的匹配度;此研究方法可在原简单多桩基承台设计的基础上进行了扩展,并将其应用于复杂荷载作用下多桩基承台设计当中。

水下钢管桩内切割施工工法及定额研究

施工钢栈桥钢管桩基础拆除过程中,由于现场水深不足、波高浪急和施工机械设备能力限制,常规机械拔桩和潜水员水下割桩等方法难以实施。结合某境外工程,对水下钢管桩从桩体内部进行切割的施工工法进行研究。采用在拟切除钢管桩外打设钢护筒,搭设施工平台,通过远程控制切割枪系统实现在钢管桩内部泥面高程部位对钢管桩切割的施工工法,有效解决了钢管桩拆除的难题。同时,就该施工工法所需的人工、材料和施工机械设备的种类及使用量进行研究分析,总结得出施工定额。

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。

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。

灌注桩桩底沉渣清理及注浆回灌补强技术研究

对于存在沉渣缺陷的灌注桩,利用风压式清孔器“切割”缺陷处的沉渣,气举排出,达到沉渣清洗的目的;注浆泵与水压式膨胀封孔器组成注浆系统,通过该套系统完成注浆,使桩底缺陷处完成回灌补强;高强度无收缩的超细水泥作为注浆料,使缺陷腔体及基岩裂隙填充饱满,该注浆料强度增长快,节省缺陷桩处理、验证时间。该技术与目前市场上普遍使用处理方法相比,在场地受限、工期较紧、存在交叉作业等复杂情况下具有更高的优势。

盖挖法基坑开挖对临近桥梁桩基的影响研究

城市交通建设往往临近既有建筑结构,为了掌握盖挖法深基坑开挖对临近桥梁桩基的影响,依托之江路输水管廊及道路提升工程,建立数值模型并对工程现场展开监测,分析对比了基坑开挖导致的围护结构变形及桥桩变形规律。结果表明:围护结构最大位移出现在基坑北侧坑中坑开挖后,为6.14mm,最大位移深度随基坑开挖而下移,且坑中坑开挖完成后,其对侧围护结构变形反而减小,坑中坑开挖布置在敏感结构对侧时对临近结构具有一定控制效果;桥梁桩基最大沉降出现在首道混凝土支撑安装后,但随基坑开挖而逐渐减小,盖挖造成的沉降主要水平影响范围距围护结构约为12.71m,对邻近桥桩的影响主要发生在基坑开挖的早期阶段,各项变形均在安全范围内,且不均匀沉降控制效果明显。

复杂环境下围护桩施工技术研究

地铁车站出入口多采用浅埋暗挖法及明挖法施工。根据结构埋深,考虑经济效益,围护桩支护结构被越来越多的设计人员所选用。随着城市化进程的发展,地铁车站出入口选址极大地受地下管线、周边建(构)筑物的影响。对某地铁车站围护桩施工中遇到的管线、建筑物情况,以及在围护桩施工时采取的技术方案进行了研究,发现本工程采取的技术措施使围护桩收敛、水平位移、管线沉降控制均能较好地满足结构质量及管线沉降要求,以期为类似工程施工提供借鉴。

富水砂卵石地层下衡盾泥带压开仓换刀技术及应用

研究基于沈阳地铁某区间盾构工程,深入探讨了衡盾泥带压开仓技术在富水砂卵石地层下的应用,旨在研究复杂地质条件下,盾构机更换专用刀具时采用的施工技术及其效果。通过数据分析方法,详细考察了泥膜稳定时间和开仓次数与建立泥膜次数的相关性。结果表明,随着建立泥膜次数的增加,阀开度的突变趋势愈发明显。基于此,提出了在建立泥膜后需密切关注阀开度的变化,并及时应对突变情况。此外,总结了在该地层条件下安全可控的开仓流程,显著提高了施工安全性和效率。研究成果可为未来类似复杂地层条件下的盾构施工提供了宝贵经验和实用指导。

深埋竖井高富水层高压旋喷止水帷幕施工技术

富水砂层竖井倒挂井壁法施工时,受地下水影响,施工过程中会出现涌砂涌水现象,给竖井施工安全带来巨大风险。文章以南水北调配套工程大兴支线施工十三标段为例,通过采用高压旋喷桩旋喷套接的施工方式,将桩体插入井底以下相对不透水层,形成竖井周边封闭的止水帷幕。实施该技术后,成功解决了竖井施工中出现井壁流水流砂、井底涌水涌砂、井边地面塌陷及开挖支护困难等安全问题。文章总结了富水砂层竖井高压旋喷桩止水帷幕施工技术要点,供类似工程借鉴和参考。

全潮位割桩技术在东非某码头工程中的应用

钢管桩按照贯入度进行收锤时,往往顶部标高与设计标高不一致需要进行割桩。传统的钢管桩海上割桩受潮位影响较大,一天可作业的时间有限,一个作业组一天能割桩10~15根,且需要专门的吊机配合使用,机械使用效率较低,且对于大风浪区域,其日均可以作业时间相对较少。东非某码头项目通过设计一种能适应全潮位的浮排,浮排采用葫芦拉离水面,消除了风浪将钢管桩人工割桩至数公分的连接,再采用吊机进行整片收割,一天能割桩40~50根,大大提高了割桩的效率,节省了机械台班,为其它使用钢管桩的码头工程提供参考。

基于有限元模拟的上饶黏土质切坡抗滑桩加固方案评价与优化

以江西省上饶市典型饱和含水率黏土质切坡为研究对象,建立一组切坡抗滑桩加固有限元模型,分析抗滑桩桩长、桩径以及桩位等因素对切坡稳定性的影响。研究表明,抗滑桩加固能够有效地减少这类黏土质边坡的塑性变形,减小边坡总滑移量,提高边坡的稳定性;在10~18 m桩长范围内,边坡安全系数与桩长呈正相关关系,但当桩长超过18 m后,边坡安全系数增长变缓,抗滑桩加固效果并没有出现明显的变化;当桩径在0~2 m之间递增时,边坡总滑移量呈不断减小,但当桩径超过2 m后,边坡总滑移量变化并不明显,表明此时增加桩径对边坡的抗滑效果增加不明显;随着桩位至边坡坡脚处的距离逐渐减小,边坡的总滑移量也在不断减小。因此在设计抗滑桩时可综合考虑桩长,桩径与桩位,以便在满足边坡加固需求的同时还能达到经济效应,减少对材料的浪费,降低施工的难度。

优化钻孔灌注桩基础的实例分析

文章介绍了商合杭铁路工程杨家湾特大桥19#~22#墩的地质情况和原基础方案,通过采用动力触探试验获得更精确的地质参数,同时采用FLAC 3D软件模拟分析了明挖基础与桩基础受力与沉降差异,并结合实际例进行验证了优化基础形式的可行性。研究结果表明:在满足设计要求前提下,将桩基础优化为明挖基础,能降低施工难度,加快施工速度,降低工程造价,获得良好的经济效益,为今后类似的桥梁工程施工提供参考依据。

山岭路堑高边坡抗滑综合治理关键技术分析

高速公路在山区进行修建时,对于稍短的山体或者丘陵,大多数会采用直接开挖的形式进行。此时会造成在进行开挖后边坡的高度较高,极易造成滑坡。且由于边坡较高,当雨水较大时,会流面积较大,会造成雨水对边坡的冲刷,也会造成边坡的垮塌。采用单一的治理方法又无法很好的解决问题,因此有必要对山岭路堑高边坡进行综合治理。本文以某一云南山岭重丘区陡坡地形路堑高边坡为例,由于路堑开挖极易引起滑坡体,进而决定采用在边坡脚施作抗滑桩群和建立排水系统、路堑边坡采用锚杆(索)框格梁等综合治理方案,最终结果证明该施工工法具有较好的塌方预防效果,拟为相关类似工程提供参考。

北京市丰台区某基坑工程几种地下水控制方案对比分析

依据2018年实施的《北京市建设工程施工降水管理办法》关于降止水的有关要求,目前,北京市地下水控制方案主要以高压旋喷止水帷幕、地下防渗墙和水泥搅拌桩等方法进行施工。以丰台某在施基坑支护工程为例,基坑支护设计为考虑地下水影响,但2019年永定河进行生态补水导致地下水位快速上涨,且地层中卵石层较厚,透水性较强,地下水流动性大,需对支护结构有较大影响的地下水位上涨问题采取措施,现场进行了刚性袖阀管和高压旋喷桩的实验性施工,并对地下防渗墙施工方案进行可行性分析。因该工程地层情况复杂,隔水层较深且卵石层透水性较强,刚性袖阀管施工方法的止水效果较差。卵石层还有较多的孤石未在勘察工作中发现,且卵石层较厚导致高压旋喷桩施工工期较长。因在施的基坑支护工程已经施工了第一道锚杆和全部支护桩和冠梁,综合考虑安全、工期、经济和保护现有已施工支护结构等因素确定该工程地下水控制方案为混凝土地下防渗墙结合高压旋喷桩的地下水控制方案。其分析过程及结果对类似地层情况及地下水位突然上涨的工程有一定的参考意义。

高强灌浆料加固灌注桩桩头研究

加固的桩头承载能力对静载试验成功与否至关重要,常规做法是采用混凝土进行桩头加固,但周期较长,且有时效果不好。统计表明,用混凝土加固的试验桩桩头,压爆数量占试桩总破坏数量的20%左右,基于此采用了高强灌浆料代替混凝土进行桩头加固。设计了水泥基高强灌浆料的配合比,制作了三组试块,轴心抗压强度试验结果表明,该材料短期强度发挥较快,1、3、7 d的平均抗压强度可以达到35.3、51.5、68.5 MPa。大量现场试验证明该材料加固混凝土试验桩在技术上是可行的,且具有很大的时间优势。针对不同承载力灌注桩,给出了桩头加固形式和龄期的建议。