Some Innovations for Offshore and Harbor Berths Construction

Some new innovative constructions and piling technologies for improvement of offshore and port berthing structures are worked out and discussed. The aims of innovations are to decrease required power of construction （in particular, piling） equipment and, correspondingly, to improve environmental situation at the construction site. Another achieved goal is providing long tubular piles installation in hard soils conditions without application of very heavy and powerful driving machines. Worked out solutions are based on two approaches. One of them provides separate loading of driving force on pile＇s shaft and pile＇s tip concentrating the whole driving force on one of the mentioned parts of the pile. Another approach is focused on prevention of soil plug formation inside of the tubular pile tip facilitating the pile installation process. Also improved anchorage system for sheet piling seafront walls is presented and discussed. All considered innovations are patented and can be used in wide range of marine, offshore, coastal and harbor structures.

含建筑桩基的顺层岩质边坡桩锚支护体系振动台模型试验研究

基于Bockinghamπ定理,对具有建筑桩基的顺层岩质边坡桩锚支护体系开展振动台模型试验,通过分析预应力锚索、建筑桩基的应变以及边坡坡顶加速度,研究支护体系的动力响应规律。结果表明,预应力锚索的应变在地震波加速度达到峰值时达到最大值,且上排锚索受力大于下排锚索,随着地震幅值的增大,最上排锚索锚固段率先发生滑移破坏失去锚固作用;建筑桩基应变最大值点位于滑动面以下一定深度,且远离边坡坡面的建筑桩基受力大于邻近边坡坡面的建筑桩基;坡顶各点峰值加速度随地震波幅值增大整体表现为线性增大,但在Wenchuan-Wolong波(0.55g)和Sin波(0.4g)工况时,各点峰值加速度相对有所下降,随着地震波幅值增大,各点峰值加速度放大系数在汶川波和正弦波作用下并非单调变化,而是表现为先减小后增大波动变化特点。

高速公路边坡预应力锚索桩板墙结构参数优化与受力特征分析

桩板墙是高速公路滑坡治理中常用的一种支护措施,其结构参数的优化设计是工程施工的研究重点。以云南省红河州建水(个旧)至元阳高速公路工程AK0+560~AK0+660段桩板墙工程为背景,采用数值模拟与灰色关联分析、正交试验设计相结合的方法,研究桩体嵌固长度、桩间距、桩宽3种结构参数的影响与优化,最终验证优化后的结构参数在地震工况下的稳定性。结果表明:桩间距为主要影响因素,桩体嵌固长度和桩宽的关联度相近,为次要影响因素;桩板墙结构参数最优组合为桩体嵌固长度15.0 m、桩间距5.0 m、桩宽3.0 m;地震工况下,抗滑桩悬臂段土压力以及桩身偏移量和沉降差满足规范要求,边坡稳定性较好。

软破岩质高陡边坡治理方案优化研究

受不良工程地质条件、下部采矿活动及雨雪入渗等影响,曙光金铜矿露天边坡存在较为明显的蠕滑现象,导致多处台阶出现严重变形、开裂、下沉。通过边坡灾害体分析、边坡稳定性计算,并结合矿山实际情况,提出了5种边坡治理方案,分别为:(1)预应力长锚索+钢板方案;(2)喷锚网方案;(3)浆砌石挡墙+素喷方案;(4)预注浆固结方案;(5)微型桩+浆砌石挡墙方案。经多角度方案对比,最终选取了方案(1)与方案(5)相结合的综合治理方案。通过方案实施,取得了良好的边坡治理效果,保障了矿山安全生产,该矿山边坡治理的研究与分析可为类似条件软破岩质高陡边坡治理提供可借鉴的经验和依据。

ECC桩锚支护体系在地震作用下的动力响应特性研究

传统混凝土材料的桩锚支护结构在地震作用下常出现一些难以修复的损伤和破坏。提出以工程水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composite,ECC)的桩板墙代替传统混凝土材料(Reinforced Concrete,RC)的桩板墙,形成ECC桩锚支护结构。ECC是一种具有高延性、高韧性和多缝开裂等特征的纤维增强水泥基复合材料,具有较好的抗震性能,在桥梁工程、结构工程中有大量应用,但ECC桩锚支护结构的抗震性能尚不明确。由此,针对ECC桩锚支护结构,开展振动台模型试验,对比RC桩锚支护结构在抗震性能方面的差异性,分析坡体加速度放大效应、桩后动土压力、桩身变形以及锚索动轴力响应,探究ECC桩锚支护体系的动力响应和破坏特征。结果表明:在同等强度的地震荷载作用下,ECC桩锚结构的桩顶位移和桩身拉裂缝长度均小于RC桩锚。相较之下,RC桩锚受拉侧出现贯通裂缝并且逐渐向受压侧发展。2种结构的动力响应具有相似的分布规律和发展趋势,在动力作用下均表现出较明显的弹性和弹塑性阶段,但随着地震输入峰值加速度的增大,ECC桩锚的加速度响应、桩后动土压力峰值以及锚索峰值轴力均显著小于RC桩锚。从桩锚结构的桩顶残余位移来看,残余位移随PGA呈现指数分布,RC桩锚的桩顶位移是ECC桩锚的1~1.5倍。

边坡稳定性分析及支护设计

根据现场地质勘察报告,利用Bishop条分法对案例边坡项目的稳定性进行分析,确定了边坡在天然工况下和暴雨工况下的安全系数分别为0.751、0.648,均小于规范要求的安全系数标准值1.00,说明该边坡稳定性较差。基于边坡稳定性分析结果,从施工安全性及经济性两方面对锚拉式桩板挡墙和排桩式锚杆挡墙支护方案进行对比优选,确定排桩式锚杆挡墙为边坡支护方案。

深基坑土钉墙与桩锚联合支护结构数值模拟与优化

为解决现有基坑开挖施工中存在支护桩设置不合理,造成地表沉降过大,影响施工质量的问题,开展深基坑土钉墙与桩锚联合支护结构数值模拟与优化研究。结合深基坑土钉墙与桩锚联合支护结构数值模拟得到的结果,对支护桩间隔距离、支护桩嵌固深度进行优化。采用优化后的施工方案可以实现对基坑地表沉降量的有效控制,提升工程整体施工质量。

建宁县某水厂边坡支护与排水设计

依托于建宁县某新建水厂边坡支护工程,采用动态设计法对场地的填方段边坡和挖方段边坡进行支护和排水设计,通过对安全性、施工难度、经济性、稳定性、效果等对比分析,最终选择挖方段边坡采用框架锚杆支护,而填方段边坡采用抗滑桩+锚索和挡土墙联合支护方案以及采用地表集水明排+坡体软式透水管或泄水管泄水的排水设计,采用极限平衡法验证了支护后的边坡稳定性。

某锚拉式桩板挡墙裂缝原因分析与治理

某锚拉式桩板挡墙裂缝水平起伏,与桩横截面平行,横截面处未贯通;裂缝在桩临空面较宽,向桩临土面逐渐消失,裂缝形态表现为受弯开裂。挡墙墙背因岩溶角砾岩力学性质较差、墙底超挖、锚头破坏钢筋接头连接失效等原因,桩临空面弯矩超过桩的抗弯能力,桩出现平行于横截面的水平拉裂缝。采用“新增锚索与腰梁+裂缝修补+泄水孔修复”的方式进行加固治理,效果良好,可为类似工程提供参考。

既有挡土墙加固关键技术研究

本文依托某挡土墙加固工程,结合实施环境、项目实施工期、安全、经济、技术等因素对加固方案进行了综合比选,选用扰动小的拼接螺旋钢桩进行地基加固处理,选择轻型悬臂式挡土墙结构方案,采用自钻锚杆将既有浆砌片石挡土墙与悬臂式挡土墙进行连接,打通泄水孔,加强现场监测,最终确定合理的路基结构形式。本研究为类似挡墙加固工程提供了借鉴案例。

锚索桩板墙在边坡加固上的应用研究

对既有支护结构的加固是有效延长结构使用寿命的一种方式。本文以某边坡加固为例,采取在原结构前设置锚索桩板墙并与墙后填土及原结构共同作用的加固方式,提出综合性边坡支护加固设计流程,包括土体沉降与滑移成因评估、加固方案设计、施工顺序设计与信息化监测等。结合工程实际,在设计阶段充分考虑边坡的地质条件、荷载特点及周围环境。现场检测验证了该加固方法的有效性。

预应力锚索桩基托梁挡墙设计与施工分析

文中以某高填方边坡工程支护工程为例,对预应力锚索桩基托梁挡墙设计进行分析,利用仿真模拟软件分析该支护结构力学响应,并对预应力锚索桩基托梁挡墙的施工效果进行了监测。结果表明,上级桩基托梁挡墙墙顶最大水平位移为17.8 mm,墙顶最大沉降量为6.5 mm;墙底最大水平位移为7.4 mm,最大沉降量为5.2 mm。所有监测点处的墙体变形量及沉降量均未超过设计预警值,证明预应力锚索桩基托梁挡墙的施工效果良好,安全系数较高,即预应力锚索桩基托梁挡墙可以大量推广应用于山区边坡的支护工程,这对于提升边坡工程的施工安全性具有十分重要的意义。

深基坑桩锚放坡组合支护结构变形及内力分析

深基坑桩锚放坡组合支护结构的受力及变形受到多种因素的影响。研究依托某复杂环境下的深基坑工程,基于PLAXIS 2D有限元软件,建立深基坑桩锚放坡组合支护结构有限元模型。通过设置不同的放坡高度、放坡坡率、平台宽度,分析了以上因素对基坑变形、支护桩水平位移、支护桩内力以及锚杆受力的影响规律。结果表明:设置平台具有明显的卸荷作用,平台宽度变化对基坑稳定性有重要影响,随着平台宽度的增大,可采用的坡率以及坡高均有明显的增加。放坡高度对坡率的选用范围具有明显影响,高度过大将导致基坑的变形急剧增大。放坡坡率可选范围较为广泛,可根据坡高以及设置平台情况灵活选用。研究结果可为桩锚放坡组合基坑支护结构的研究以及工程应用提供一定的指导。

装配式深基坑桩-梁-墙-锚杆预应力围护结构施工关键技术研究

装配式深基坑桩-梁-墙-锚杆预应力围护结构施工关键技术,整体遵循“分层开挖土方,分段吊装预制构件,桩-墙-锚杆复合结构设计,交叉预应力强化连接节点,‘双排扁孔’T型钢板支撑条辅助吊装固定,‘八字形’钢支撑横跨连接”为原则,技术方案经专家论证,可行有效,以供行业参考借鉴,校企联合,共同助推我国建筑产业现代化高质量发展。

路基支挡结构之锚固桩的“方”与“圆”

从截面抵抗能力、桩土相互作用机理、经济效益和施工角度等多方面,充分论证方形桩与圆形桩的优缺点,改进方形桩成桩工艺并应用于3个施工项目。结果表明:用于边坡支挡的锚固桩,无论从受力性能还是经济性上,方形桩均具有优势,仅是施工工法和施工机具落后于圆形桩;目前方形桩的成孔技术和机械机具已在研发与应用中,并有较成功的经验;相较于圆桩,方桩依然是边坡支护的首选。

桩基支挡结构锚固段长度最优值计算方法

本文介绍了一种桩基支挡结构锚固段长度最优值计算方法,以解决解析法在计算锚固段最优长度时的局限性和数值计算软件中缺乏相应设计功能的问题。该方法基于数值计算方法,将桩基支挡结构等效为梁单元,将锚固段地层等效为弹簧单元。根据锚固段长度和地基变形量的变化规律,利用二分法思想迭代求解地基最大变形量为容许变形量时的锚固段长度,从而获得最优锚固长度以及对应的结构内力和变形信息。该方法适用于单层和多层地层中的桩基支挡结构,以及抗滑桩、锚索桩、椅式桩和锚索椅式桩等多种形式的支挡结构。与传统的解析方法相比,该方法能够统一处理不同地层和结构形式下的计算问题,避免了解析方法难以获得解析解的问题,并且计算过程简单明了,适合实际工程中的程序化应用。

桩锚挡墙联合支护残积土边坡离心模型试验研究

利用土工离心机分别对钢轨桩、锚杆联合重力式挡土墙支护土质边坡的效果进行模型对比试验研究,分析了钢轨桩和锚杆在重力式挡土墙支护土质边坡中的作用。试验结果表明,强降雨诱发重力式挡土墙支护下的残积土边坡产生滑动变形,对边坡稳定构成威胁;挡土墙下打入钢轨桩联合支护土质边坡会大大降低因降雨产生的墙体偏移,但墙顶上部坡体的局部浅层滑动仍不可避免;植入墙顶上部坡体内并锚固于墙身的锚杆对边坡局部浅层滑动起到了很好的抑制作用。在不增加挡墙自重前提下,钢轨桩下延作用以及锚杆锚固作用提升了挡土墙的抗倾覆能力和边坡浅层抗滑塌能力,从坡体内部和浅层同时改善了重力式挡土墙的支护效果;钢轨桩和锚杆的使用均布了挡土墙背部土压力,有效避免了局部应力集中。

季节性冻土区深基坑桩锚支护结构冻胀变形控制研究

季节性冻土区深基坑支护冻胀影响问题常常由于温差不大、冻融时间较短容易被忽略,但某些特殊情况下冻胀影响产生的基坑坍塌事故却屡见不鲜。对基坑边坡冻胀机理及计算方法进行了总结描述,结合北京某深基坑支护工程,通过对2011～2012年冬季冻胀影响过程的监测与相应处理措施实施效果分析,总结了桩锚支护结构体系的冻胀影响因素,提出了相应注意事项、预防及处理措施。

新型预应力锚拉式桩板墙的三维有限元计算分析

在平均坡角为30°的山区岩坡上,要求在40m宽的平台铺设三线铁轨,经过重力挡墙及架桥等方案比较,选择了新型预应力锚拉式桩板墙的结构。对该结构进行了室内地质力学模型试验,现场原位观测,二、三维有限元分析及地基约束系数法分析。对一个三维有限元程序进行了改进,计算了墙面桩的位移、内力和变形,锚固段的位移和应力,填土的土压力,锚索的拉力等。与其他方法相比,所介绍的计算结果更具合理性,为工程设计施工提供了可靠数据,也可供相关工程借鉴。

深基坑桩锚撑组合支护结构变形影响因素的三维数值分析

桩锚撑组合支护结构是一种复杂的基坑组合支护形式,其影响因素众多,目前设计理论尚不成熟。结合工程实例,通过数值模拟和现场监测,分析桩撑锚组合支护结构的受力和变形规律,并对其变形的影响因素进行了分析。得出结论如下:围护桩参数、内支撑刚度以及锚索参数都对该组合支护结构的变形有影响。适当减小围护桩直径以及增大围护桩嵌固深度,都可以减小该组合体系的水平向位移;增大内支撑刚度,内支撑自身承受的力增大,锚索轴力减小;增大锚索间距以及减小锚索的倾斜角都会使体系中内支撑的内力增大。