Application of high-pressure water jet technology and the theory of rock burst control in roadway

This paper puts forward using high-pressure water jet technology to control rock burst in roadway, and analyzes the theory of controlling rock burst in roadway by the weak structure zone model. The weak structure zone is formed by using high-pressure water jet to cut the coal wall in a continuous and rotational way. In order to study the influence law of weak structure zone in surrounding rock, this paper numerically analyzed the influence law of weak structure zone, and the disturbance law of coal wall and floor under dynamic and static combined load. The results show that when the distance between high-pressure water jet drillings is 3 m and the diameter of drilling is 300 mm, continuous stress superposition zone can be formed. The weak structure zone can transfer and reduce the concentrated static load in surrounding rock, and then form distressed zone. The longer the high-pressure water jet drilling is, the larger the distressed zone is. The stress change and displacement change of non-distressed zone in coal wall and floor are significantly greater than that of distressed zone under dynamic and static combined load. And it shows that the distressed zone can effectively control rock burst in roadway under dynamic and static combined load. High-pressure water jet technology was applied in the haulage gate of 250203 working face in Yanbei Coal Mine, and had gained good effect. The study conclusions provide theoretical foundation and a new guidance for controlling rock burst in roadway.

嵌岩低桩承台锁口钢管桩围堰设计与施工技术

昌九高铁扬子洲赣江公铁大桥西支主桥为(48+144+320+144+48)m无砟轨道钢箱桁组合梁斜拉桥。桥塔墩位于通航河道内,桥位处河床覆盖层浅,基岩强度高,基础由大直径钻孔桩和矩形嵌岩低桩承台组成,承台采用锁口钢管桩围堰施工方案。G33号主墩围堰平面设计尺寸54.56 m×28.52 m,锁口钢管桩采用Q345B材质∅1020 mm螺旋钢管,长28 m,钢管桩之间采用C-T形锁扣连接;围堰设置4层内支撑,单层内支撑设3道对撑,内支撑四角设型钢斜撑;基底设置混凝土垫层参与围堰结构受力。围堰采用XR360旋挖钻机在岩层中引孔,孔内换填细砂后插打钢管桩,钢管桩壁内、外两侧换填砂采用高压旋喷注浆加固。围堰设置智能化监测系统,对围堰受力、变形等进行实时动态监控。实践证明,该桥围堰结构安全可靠、止水效果良好、施工快捷高效。

浅埋偏压黄土隧道地表旋喷桩加固工艺参数研究

在黄土隧道修建过程中,其洞口段因浅埋偏压、围岩软弱破碎等通常需要进行加固处理。地表旋喷桩法具有适用范围广、加固效果好等优点,被广泛应用于隧道浅埋偏压段软弱围岩地表加固工程。以浅埋偏压黄土隧道进口段初期支护侵限为研究背景,介绍了现场地表旋喷桩加固的施工过程;建立了侵限段三维加固模型并分析了地表旋喷桩加固前后的变形控制效果,说明了处治措施的合理性;对比分析了现场监控量测结果,验证了数值模拟的准确性;开展了地表旋喷桩的工艺设计参数优化分析。结果表明:由于偏压作用,地表最大沉降值偏离隧道中心线,且拱顶中心线处沉降>右拱肩处沉降>左拱肩处沉降;施加地表旋喷桩对于减小地表沉降十分有效,地表最大沉降值减小了45.5%;采用地表旋喷桩加固处理后,拱顶处加固效果最为显著,较加固前沉降减小了57.9%,同时加固后左、右拱肩沉降差值减小了17.4%;建议隧道浅埋偏压段地表旋喷桩加固工艺设计参数:桩直径为0.4~0.6 m、桩间距为1.2 m、横向加固范围为1.5~2倍洞径、竖向加固范围为洞身两侧旋喷桩与隧道拱底平齐。

高压注浆法修复桩基断桩效果分析研究

文章以扶海-马塘220 kV线路改造工程中输电杆塔混凝土灌注桩基础为研究对象,通过有限元计算分析了采用高压注浆法修复混凝土灌注桩断桩的效果,并与断桩和正常桩的性能进行对比。通过有限元计算结果可知,高压注浆法修复断桩的抗压、抗拔承载力分别可达正常桩的93%和84%以上,证明了采用高压注浆法修复混凝土灌注桩断桩的可行性及有效性。同时,分析了断桩缺陷位置和缺陷厚度对高压注浆法修复断桩效果的影响规律。

灌浆料对预制承插式桩芯与钢管桩黏结性能影响试验研究

高桩码头的桩芯、桩帽为桩顶连接关键结构,而传统水上现浇施工通常面临作业难、施工质量影响因素多等问题。预制承插式桩芯桩帽结构由水上现浇转变为工厂预制,通过超高性能混凝土灌浆料与钢管桩形成桩顶结构,避免了水文条件对其施工的影响。通过物模试验开展预制桩芯-桩帽结构的破坏模式及灌浆料配比研究,结果表明:竖向荷载下桩顶结构的灌浆料与预制桩芯界面黏结不动,仅灌浆料与钢管之间产生相对滑移,灌浆料与钢管内壁的界面黏结性能相对薄弱;灌浆料与钢管的黏结强度随钢纤维掺入而减小,随膨胀剂掺入而增大;塑性膨胀剂掺量0.08%、中后期国标Ⅱ型膨胀剂掺量12%组合为最优配比,其界面黏结强度在28 d内呈增长趋势,28 d后趋于稳定。

基于正交试验法的铝合金车体高压水清洗喷嘴结构优化

抑尘剂等复杂的化合物黏着在铝合金车体上,导致车体污染十分严重,高压水射流清洗方法能够有效去除铝合金车辆车体表面黏着的化合物。通过分析圆柱形、锥形、文丘里形和余弦形喷嘴的射流流场分布、射流出口速度、最大壁面静压、相同清洗宽度下压力值范围,得到余弦形喷嘴的清洗性能最佳,锥形喷嘴次之。基于正交试验法设计五因素、四水平正交试验表,得到常用清洗压力下余弦形喷嘴的最优结构参数:进口直径为40 mm、出口直径为20 mm、过渡段半径为40 mm、出射段长度为25 mm、过渡与余弦部分长度比为4。按照最优喷嘴结构参数进行建模,得到三组压力值下高压水出射速度比未优化前提高了2%,且优化效果随着入口压力值的提高而有所下降。在优化后的喷嘴结构参数下进一步计算得出入口压力为10 MPa时,靶距设置为250 mm能达到较好的清洗效果和节能作用。

第三系半成岩富水砂岩隧道水平高压旋喷桩复合结构超前预加固研究

在诸如第三系半成岩地层等富水软弱均质地层的隧道建设中,常采用水平高压旋喷桩进行洞内超前预加固,但水平旋喷桩往往因自身抗拉强度低在承受较大荷载时容易发生断裂破坏。依托云南临沧至清水河高速公路王家寨隧道工程,提出了一种在桩体内插入小直径钢管的水平高压旋喷复合结构。通过力学理论分析、数值模拟与现场监测,对比分析了水平高压旋喷桩素桩与复合结构的力学机制与对围岩加固作用,并对钢管布置形式及直径进行优化设计。研究表明:在300 kPa水压下,复合结构相比素桩的挠度值降低了34.8%,最大拉应力降低了37.5%,受力模式明显改善,承受的极限水压力荷载大幅提升至700 kPa,对围岩拱顶沉降、应力也有一定削减作用;增加拱顶钢管布置密度可有效降低桩体拉应力,而减少钢管直径则会导致钢管拉应力增大;建议实际工程中拱顶间隔1根桩体布置108 mm钢管,拱肩间隔2~3根布置89 mm钢管,边墙可不设钢管。

三轴搅拌桩组合高压旋喷桩入岩落底式止水帷幕施工技术

某房建深基坑工程支护形式采用排桩+落底式止水帷幕,场地地质条件上部为富水深厚砂层,下部为强风化岩层,止水帷幕需穿透强风化岩0.5 m,以隔断强透水层。通过对地质情况及现有设备条件分析,采用大功率桩机先行施工三轴搅拌桩,养护后进行桩体质量抽芯验证,再针对不同缺陷程度采用高压旋喷桩分别进行补强的组合工艺施工止水帷幕。基坑开挖结果表明,该落底式止水帷幕效果良好,能有效隔断强透水层,与灌注排桩结合形成深基坑支护结构体系具有较高的经济性、适用性。

高压喷射注浆桥梁纠偏影响因素显著性分析

采用高压喷射注浆联合应力释放的方法,对已偏移桥梁墩台进行纠偏是一项切实可行的技术措施。为提高桥梁纠偏效率,快速恢复高速铁路正常安全运营,在分析高压喷射注浆桥梁纠偏原理基础上,建立了桥梁纠偏理论模型;基于弹性地基梁理论,推导了桥墩顶部位移计算解析式,分析了影响桥梁纠偏效率的主要因素;通过正交试验设计方法,探讨了桥梁纠偏影响因素的显著性,并以现场典型工程案例进行了验证。结果表明:影响桥梁纠偏效率的主要因素为土体地基系数、超孔隙水压力和注浆施工深度。施作应力释放系统后土体地基系数减小,桥墩日纠偏量由0.42 mm快速增至1.04 mm,增幅为148.8%;注浆压力由20 MPa增至25 MPa,产生的超孔隙水压力增大,桥墩日纠偏量由0.39 mm增至0.86 mm,增幅为118.2%;注浆施工深度由19 m增至24 m,桥墩日纠偏量由0.24 mm增至0.40 mm,增幅为69.5%。土体地基系数对桥梁纠偏效率的影响最显著,其次为高压喷射注浆产生的超孔隙水压力,注浆施工深度的影响最小。研究成果可为提高桥梁纠偏效率提供理论依据。

深厚泥炭质土软基条件下的老码头改扩建

泥炭质土因其有机质含量高、含水量高、压缩性高、强度低、固结慢等特点,加固处理难度较大,严重危害工程安全。依托某境外老板桩码头改造项目,针对其存在深厚泥炭质土软基、堆场面积狭小、老码头结构破损严重、改造空间受限、边改造边运营等突出特点,拟定多种改扩建平面和结构方案。从码头运营、结构可靠性、经济性和施工难度等方面分析各方案优缺点,最终提出适应深厚泥炭质土软基条件下老码头改扩建工程的推荐方案,并分析了施工过程中关键技术难点及注意事项,可为类似工程提供借鉴。

坦桑尼亚坦噶港老码头改造关键技术

坦桑尼亚坦噶港老码头改造工程面临深厚泥炭质土软基、改造空间受限以及老码头严重破损等不利条件。采用适用于深厚泥炭质土软基的后板桩接岸式高桩码头结构,采用高压旋喷桩对码头岸坡进行加固,确保码头结构的安全性;采用Plaxis 3D有限元数值分析方法对水泥土桩的内部和外部稳定性进行复核;针对高有机质土中的高压旋喷桩的成桩质量难控的问题,采用降低浆液压力、采用复喷工艺、降低浆液水灰比、外掺石膏等措施提升了旋喷桩的成桩质量。

软土地区路基失稳机理及治理对策案例研究

软土地基路基失稳治理是公路工程中的难点问题,针对某高速公路软土区路堤滑移现象,根据现场工程资料,分析了路基滑移产生的原因,采用有限元强度折减法反演复杂条件下路基模型计算参数,估算临界滑裂面,提出了有效的治理措施,并对不同工况下治理后的路基稳定性进行分析。结果表明:软土地区应注意考虑气候及地下水因素,下雨及地下水丰富的地区更易发生路基失稳现象;公路工程范围内旧河道地形及后期淤积土体性质对路基的稳定性有较大的影响;抗滑桩加固可以减小土的侧向力传递,有效降低路基对抗滑桩外侧土体的影响,提高地基稳定性;用高压旋喷桩、抗滑桩及反压护道等措施相结合治理软土路段路基是可行的,可为类似软土地基治理提供参考。

软土路基高压旋喷桩基础施工技术研究

介绍了高压旋喷桩加固软土路基的相关理论和技术细节,涵盖了高压旋喷桩的加固原理、施工工艺以及质量控制方案等方面的内容。结合江门市某软土地基公路工程案例,对临近高压线塔的软土路基高压旋喷桩施工过程中的难点和重点进行分析和探讨。

高压旋喷桩单桩施工挤土效应数值模拟分析

为研究高压旋喷桩加固区域近接既有高速铁路时,高压旋喷桩施工造成周围土体变形的规律,依托杭甬高速铁路198号桥墩所在断面,结合现场试验,采用有限差分软件FLAC3D模拟高压旋喷桩施工,探究高压旋喷桩单桩注浆压力、桩长和土体模量变化对挤土效应范围的影响。结果表明:(1)现场试验中单桩挤土效应影响距离约16.5 m,占桩长的82.5%;(2)高压旋喷桩单桩施工挤土效应影响距离与注浆压力、桩长呈正相关;(3)单桩注浆压力增大,桩长增长,挤土效应影响距离增大;(4)桩周土体模量增大,高压旋喷桩的挤土效应影响距离减小;(5)高压旋喷桩近接既有高速铁路施工时,需确定正确施工参数并进行变形监测,必要时采取变形控制措施。

运营高铁高压喷射注浆桩桥墩纠偏技术

以广珠城际铁路沙朗特大桥为研究对象,基于弹性地基梁原理,利用高压喷射注浆桩的喷射压力进行桥墩及桥台的纠偏,建立高压喷射注浆桩的桥墩纠偏联动装置模型,提出纠偏技术并得到成功应用。实施结果表明:通过高压喷射注浆桩纠偏后桥梁及轨道结构状态稳定,为恢复桥梁正常使用功能,对偏移量大于5 mm地段桥墩原则上应进行纠偏处理,对偏移量小于5 mm地段桥墩结合前后墩台偏移值进行判定。

帷幕灌浆结合高压旋喷灌浆技术在茶根水库主坝加固中的应用

介绍了茶根水库主坝的工程概况及存在的渗漏问题,对大坝帷幕灌浆和高压旋喷灌浆的布孔设计、灌浆材料、灌浆方法、高喷水压、用水量、灌浆压力、浆量及浆液比重以及施工质量控制等问题进行了分析与论述。

水利工程施工中堤坝防渗加固技术研究

在水利堤坝工程建设实践中,防渗加固技术的应用与控制在很大程度上决定着工程整体质量安全,不仅能消除潜在的渗漏问题,还能显著延长工程使用寿命,确保水利设施的性能得到充分发挥。为此,为保证水利堤坝工程项目安全稳定运行,必须科学选取防渗加固技术应用,实现对特殊地层的灌浆加固处理。本文以某具体水利工程项目为例,针对该项目建设中高压喷射灌浆技术应用情况展开论述,期许通过本研究能为同类型工程项目建设提供技术借鉴与指导。

淤泥填海地层盾构近距穿越既有隧道变形控制

研究目的:为保障淤泥填海地层中新建盾构隧道小净距上跨既有隧道施工过程,以及运营过程中隧道变形控制需求,本文基于深圳地铁5号线上跨既有11号线隧道工程,采用数值模拟对软弱地层加固方案进行比选,提出相应的变形控制措施,并结合施工过程中的变形监测验证加固方案的可靠性。研究结论:(1)提出了基于提高隧道长期抗变形能力的地层旋喷桩加固方案,当隧道两侧加固宽度大于5 m后,宽度增加对减小隧道水平收敛的影响不明显;(2)上述地层加固方案相较于未采取加固措施,可以使下卧既有隧道的上浮变形、地表沉降分别减小44%和86%,满足施工期变形控制需求;(3)施工期实测数据表明下卧既有隧道最大上浮变形为3.2 mm,沿线最大地表沉降为5 mm,均满足变形控制要求,验证了地层加固措施的可靠性;(4)本研究成果对淤泥填海地层盾构穿越节点工程的施工具有一定的借鉴意义。

基于高压旋喷桩的超限深危基坑加固技术优化与应用效果

为提高超限深危基坑材料修复加固的效果,提出基于变形监测的超限深危基坑材料修复加固措施研究。在变形监测数据的基础上,以高压旋喷桩技术进行基坑修复加固。通过进行施工准备、桩位放样、钻机就位及钻孔、灰浆制作、旋喷和复搅、冲洗及移动设备等一系列步骤完成高压旋喷桩技术对于超限深危基坑的修复加固。结果表明,采用所提方法深基坑沉降变形小,在降雨较少的春季,其沉降值在0.24 cm以下;在降雨较多的秋季,其沉降值在0.90 cm以下,均严格控制在规定值以内。所提方法可满足超限深危基坑加固工程施工处理需要,能有效完成对基坑的修复加固处理,提高基坑加固工程质量,为基坑加固提供可靠价值参考。

高压喷射注浆技术用于高铁桥梁纠偏的可行性分析

我国高铁在长期运营过程中,受周边环境变化及人类工程活动等多种因素影响,部分线路桥梁地段出现了较大的横向偏移,严重影响列车正常安全运营,亟需进行纠偏整治。在分析高压喷射注浆桥梁纠偏原理基础上,建立桥梁纠偏理论计算模型,基于弹性地基梁理论,推导高压喷射注浆纠偏情况下,基桩挠度、转角、弯矩和剪力的微分方程,以及桥墩顶部位移计算解析式;通过对比桥墩顶部位移计算值与线路实际偏移量,分析高压喷射注浆技术用于桥梁纠偏的可行性,并以现场典型工程案例纠偏效果进行验证。研究结果表明:桥墩顶部位移与地层土体地基系数和高压喷射注浆产生的超孔隙水压力有关,当土体地基系数和超孔隙水压力分别取1 MPa/m和80.3 kPa时,桥墩顶部的理论计算位移为81.8 mm,远大于常见运营高铁无砟轨道线路实际偏移量;采用某高铁松江特大桥桥梁纠偏工程中,现场实测超孔隙水压力均值30.4 kPa计算的桥墩顶部位移为6.4~31.0 mm,其均值也大于线路最大偏移量18.2 mm,表明高压喷射注浆技术用于桥梁纠偏理论上可行;纠偏完成后桥梁及轨道结构状态稳定,线路线形平顺,恢复常速运营多年未见异常,理论和实践证明采用高压喷射注浆方式进行桥梁纠偏是一项切实可行的技术措施。