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。

超深埋隧洞防渗排水措施与衬砌外水压力分布规律

高外水压力是制约超深埋水工隧洞建设的关键性难题之一,以排水孔为中心的综合堵排措施是降低外水压力的主要举措。为克服传统排水孔实体单元法整体网格划分难度大和计算效率较低的问题,首先,基于ABAQUS平台开发了两节点排水孔线单元模型,并验证其在隧洞工程数值模拟分析中的正确性和有效性;其次,建立了考虑防渗排水措施的围岩-衬砌三维有限元模型,研究多种防渗排水措施下的隧洞渗流场及衬砌外水压力分布规律;最后,探讨了防渗灌浆圈与排水孔设计参数对外水压力分布的影响,提出了防渗灌浆圈与排水孔间隔布置的原则。研究结果表明:所开发的两节点排水孔线单元具有较高的精度,在排水孔数目繁多的模型中具有极高效率;排水孔数目越多、深度越大、排距越小,衬砌外水压力越低;排水孔能够有效降低衬砌的外水压力,而防渗灌浆圈降外压能力有限;在排水孔末端间隔一定厚度围岩后再施作防渗灌浆圈,可更有效发挥两者的降压作用。

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。

高应力大断面巷道围岩注浆加固机理及其应用

为解决高应力大断面巷道服务期间变形严重的问题,利用莫尔-库仑准则和力学平衡原理,开展巷道松动圈注浆加固机理和力学模型分析,采用FLAC3D仿真计算软件对4种不同支护形式进行数值模拟,研究不同支护状态下巷道变形演化规律,并开展现场工程实践。研究结果表明:增加承载层的长度可以有效提高巷道围岩的稳定性,注浆加固可黏合破碎岩体,形成骨架结构;分层掘进可减小巷道围岩自由面,从而减缓应力释放速度;滞后注浆可在应力基本释放后对破碎岩体进行最大程度的黏合加固,加固后的松动圈形成整体结构后配合锚杆索支护,能够有效减少围岩破坏以及塑性区发育。实践证明:采用“分层掘进+滞后注浆+锚索补强”支护方案后,掘进期间,顶底板最大移近量约为50 mm,两帮最大移近量约为140 mm,底鼓量约为75 mm;5303工作面回采期间,顶底板最大移近量约为125 mm,两帮最大移近量约为350 mm,底鼓量约为173 mm,虽然回采期间巷道变形量较大,但整体变形可控,能满足深部大断面巷道支护要求。“分层掘进+滞后注浆+锚索补强”支护方案能够有效解决高应力大断面巷道严重变形问题,可在类似地质条件的矿井推广。

陈四楼煤矿地面定向钻孔超前区域治理底板岩溶水害技术

为了进一步提高极复杂地质构造下矿井底板岩溶水害区域治理技术的有效性,降低底板突水的危险性,解决矿井区域水害治理过程中面临的太原组上段灰岩含水层岩溶裂隙发育、水压高、富水性强、井下钻孔工程量大、施工工期长等安全技术难题,通过分析矿井近年来区域治理后工作面底板出水案例及特征,提出了地面定向钻孔超前区域治理底板岩溶水害技术。以陈四楼煤矿南翼九采区2901、2903试验工作面开采为背景,选取了L8灰岩含水层作为目标层位,设计了地面定向孔组的技术参数,并通过现场试验测试分析了治理前后的二2煤底板水压和各钻孔的吸水率。结果表明:注浆后各钻孔的吸水率呈现明显的下降趋势,Z2和Z3孔组钻孔平均吸水率分别下降97%和94%,经过定向钻孔超前注浆加固底板太原组上段灰岩后,岩溶裂隙得到了有效充填;治理后区内太原组上段L8灰岩内水压下降至1.2~4.2 MPa,且水压分布不再与地层埋深吻合,多呈孤岛状,太原组上段L8灰被改造为等效隔水层,底板突水系数下降至0.023~0.057 MPa/m。技术成功应用实现了极复杂地质构造下强突水危险性工作面的安全高效回采,为同类矿井相似型综采面的底板岩溶水害防治,探索出了一套新的方法。

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。

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。

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。

高承压非均质岩溶裂隙含水层精准注浆加固技术研究

煤层底板高承压非均质岩溶裂隙含水层突水是煤矿安全生产的重大灾害之一,消除其突水威胁对矿井安全生产具有重要意义。以梁北矿32021工作面为例,在综合分析工作面地质与水文地质条件的基础上,利用多种物探方法查明了煤层下50、70、90 m深度上的富水裂隙集中分布区域,为煤系底板受构造破坏的导水或富水裂隙的注浆加固施工提供靶向区域,结合牛顿流体和宾汉姆流体在裂隙内渗流相关理论和类比分析,得出了在8 MPa注浆压力条件下密度为1.1 kg/m^(3)的水泥浆的扩散半径约为30 m,在此基础上对工作面布置了注浆加固钻孔。结合注浆前后物探结果、钻孔单孔涌水量分析、注浆量合格率和注浆改造前后突水系数等评价划定工作面水害危安区,用于指导矿井安全生产。

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。

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。

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。

极高水压下微裂隙竖井井底车场硐室堵水注浆施工关键技术——以大瑞铁路高黎贡山隧道1#竖井为例

为有效解决极高水压下微裂隙狭小硐室安全掘进中突水淹井的施工难题,依托大瑞铁路高黎贡山隧道1#竖井井底车场硐室超前堵水施工,针对竖井极高水压(7.6 MPa),地层蒙脱石含量高、可注性差,井底排水能力有限,注浆堵水难度大、要求高等特点,在钻注设备选型配套和设备拆卸吊装、极高水压防突措施、超前堵水启动和结束标准制定等方面进行现场试验研究与应用,得出以下结论:1)提出极高水压下微裂隙深大竖井井底车场超前堵水注浆“合理步距、封堵水流;由外到内、环环相扣;间隔跳孔、锁定水源;增加补孔、局部加强”的原则;2)定制大功率窄体履带式液压钻机并配置无级变速超高压低流量双液泵,满足狭小空间钻机反复拆、吊快速安全施工;3)采用溶液型的改性脲醛树脂,以2~3倍静水压力作为注浆终压,有效解决了地层可注性差的问题,达到了较好的堵水效果;4)通过原位压水试验预测前方涌水量并结合井内实际抽排能力,明确“以堵为主、限量排放”的治水原则,利用钻孔压水试验计算渗透系数并以此来制定超前注浆启动标准,以达到注浆效果的渗透系数确定堵水结束标准;5)确定注浆最优循环长度为25 m,综合施工效率达到最高。

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。

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。

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。

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。

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。