软土深基坑变形及环境影响分析方法与控制技术

随着基坑规模日益增大以及邻近环境设施愈加复杂,合理评估并控制基坑变形及对周边环境影响成为软土基坑工程面临的重要挑战。基于理论分析与工程应用,对软土深基坑变形与环境影响分析方法及控制技术进行了系统研究。首先,在统筹考虑安全与经济的前提下,提出了软土深基坑环境保护等级和变形控制指标,为基坑周边不同类型环境设施的保护提供了依据。其次,系统建立了便于工程应用的基坑变形影响简化分析方法,并提出了基于土体小应变特性的基坑开挖对环境影响的计算分析方法以及确定全套小应变本构模型参数的实用方法,为复杂环境下深基坑环境影响分析提供了重要手段。同时,针对承压水降水影响难以准确量化评估的难题,提出了根据群井抽水试验反演确定关键水文地质参数并评估深层承压水降水对地层和环境变形影响的计算方法,满足了复杂地层承压水降水影响分析的工程需求。此外,还提出了包括支护结构与主体地下结构相结合、数字化微扰动搅拌桩加固、混凝土支撑主动变形控制、承压水控制超深隔渗帷幕等绿色、低碳、环境低影响的基坑变形控制新技术。成果在全国大量工程中成功应用,促进了软土深基坑工程全过程变形影响精细化分析和系统化控制技术的发展,为大规模地下空间的开发利用提供了技术支撑。

软土地层45m超深基坑工程设计与实践

某科学装置项目5号井基坑最大深度达45.45 m,是目前上海地区最深的非圆形基坑。该项目实施遇到并克服了诸多挑战和新技术难题,取得一些技术创新:为控制软土超深基坑渗漏引发安全风险而采用了深墙浅帷幕相结合的双帷幕设计方案;首次在基坑中成功应用当时国内及国际最深、入土深度69 m的TRD隔水帷幕;首次开展并完成入土深度达86 m及厚度1.10 m的TRD隔水帷幕的非原位现场试成墙试验。本文结合已成功实施完成的5号井超深基坑,介绍上海软土地区45 m级超深基坑的设计与实践,重点介绍了超深基坑面临的技术问题及总体设计方案、超深地下连续墙设计、超深TRD隔水帷幕设计及非原位试成墙试验、多层承压水的降水设计与地下水控制效果,以及工程实施效果。本次设计实施可为类似工程设计与施工提供借鉴。

隔爆水幕对瓦斯爆炸传播规律影响的试验研究

为研究自制隔爆水幕抑制瓦斯爆炸的有效性,采用大直径瓦斯爆炸试验管道系统,在不同瓦斯浓度和不同水幕流量条件下进行瓦斯爆炸试验,利用数据采集系统测量瓦斯爆炸特性参数并对其变化规律和隔爆效果进行分析。结果表明:瓦斯浓度9.5%时经过隔爆水幕抑制作用,瓦斯爆炸压力峰值由64 k Pa下降到39 k Pa,衰减了39%;温度峰值由969 K下降到498 K,衰减了49%;速度最大值由136 m/s下降到73 m/s,衰减了15%。虽然隔爆水幕对不同浓度瓦斯产生的爆炸起到良好的抑制效果,但隔爆之后的传播规律依然受到瓦斯浓度影响。隔爆水幕对瓦斯爆炸的抑制效果取决于喷水流量的大小,随着流量的增加,水幕的隔爆效果增强,喷头最佳的工作流量为16.4 L/min。

长螺旋旋喷搅拌水泥土帷幕桩及其应用

介绍了一种新的专利技术——长螺旋旋喷搅拌水泥土桩,尤其适用于北京等硬土地区在已施护坡桩之间做帷幕,克服砂卵石等硬地层,比其它方法在技术可靠、施工高效、安全文明、经济环保4方面有明显优势。同时介绍了该技术在北京大学留学生公寓楼基坑工程中的应用,确保了西侧5栋高教住宅楼的安全和正常使用。

长螺旋搅拌止水帷幕咬合桩及施工实践

长螺旋搅拌止水帷幕咬合桩克服了既有搅拌桩、旋喷桩帷幕在硬土地区的局限性,同时较长螺旋旋喷搅拌桩帷幕技术造价低,尤其在浅坑做帷幕更显优势,填补了硬土地区浅坑帷幕技术的空白。通过北京市朝阳区马坊新村地下车库基坑支护工程实例,证明该帷幕做法是一项很适用的技术,有较好的经济和环保效益。

软土地区基坑粉砂承压含水层抽灌试验

随着基坑工程逐渐向深、长、大方向发展,悬挂式止水帷幕应用越来越广泛。在复杂地质环境中,若承压含水层深厚,止水帷幕未能完全隔断基坑内外水力联系,则基坑内降水将导致坑外水位降低,进而容易引发周边建筑物沉降,需要采取回灌等措施进行保护。天津地铁6号线某地铁车站基坑工程场地承压含水层较厚,地连墙未截断承压水,且基坑南侧存在高层建筑群,需采取措施对建筑物进行保护。然而对于天津粉土粉砂承压含水层,回灌可行性和设计参数均需专项研究,因此在基坑施工前设计实施抽灌试验,探究基坑内外水力联系,研究场地回灌效果,获取场地水文参数,为降水和回灌方案设计提供理论支撑和依据。通过多组抽水及回灌试验数据分析得出:该场地承压含水层具备回灌可行性,采用回灌能够有效保护周边建筑物,采用加压回灌可以有效提高回灌效率,但回灌压力不宜超过0.14 MPa。试验成果可为本场地回灌井布设等方案设计提供依据,为软土地区粉土粉砂地层基坑回灌设计提供参考。

复合土钉支护技术在软土深基坑中的应用

通过某工程实例来探讨复合土钉支护技术的施工工艺、控制要点以及产生的效果。

地铁站细水雾幕挡烟效果的数值模拟研究

地铁站台层发生火灾时,烟气会从站台层经过楼扶梯开口蔓延至站厅层,因此,楼扶梯开口处的挡烟效果对人员安全疏散影响重大。通过搭建全尺寸地铁站数值模拟模型,对细水雾幕和排烟系统作用下楼扶梯开口处的挡烟效果进行了模拟研究,结果表明:当仅设置挡烟垂壁时,挡烟垂壁有一定的蓄烟作用,但仍有大量烟气通过楼扶梯开口从站台层蔓延至站厅层;设置细水雾幕可在一定程度上阻止烟气通过楼扶梯开口从站台层蔓延至站厅层,有效降低烟气温度,但由于细水雾向下的冲量破坏烟气层的稳定性,使得细水雾幕附近的烟气层高度降低;同时设置细水雾幕和排烟系统可实现良好的挡烟效果,在楼扶梯的中段附近已基本不受火灾烟气的影响。

复杂环境基坑支护方案的综合设计

城市建筑基坑附近工程地质环境大都比较复杂,施工空间狭小。采用一般支护方法如桩锚结构,由于受基坑附近建筑物地基中桩体的影响而无法施工;对于基坑边坡土层抗剪强度较低,支护桩嵌入长度较长的,施工难度就更大。本文结合邢台市东部某场地实际案例进行综合设计,采用双排桩+桩中间设置止水帷幕+地基加固,进行基坑支护。双排桩可以提高边坡刚度,桩中间设置止水帷幕可以节约施工空间,有利于解决施工空间的限制问题,可提高地基的抗剪强度,缩短支护桩长度。

隔爆水幕抑制瓦斯爆炸的管道实验研究

为了有效地减少瓦斯爆炸事故的发生,降低其破坏能力,研发了一种隔爆水幕抑制瓦斯爆炸的管道实验系统,并通过该实验系统分别进行了有无水幕、不同瓦斯浓度、不同流量条件下隔爆水幕作用效果的对比实验,研究了隔爆水幕对瓦斯爆炸的阻隔效果。研究结果表明,隔爆水幕有良好的阻隔效果,在瓦斯浓度为9.5%、喷头喷水流量为16.4 L/min时隔爆效果最佳。

咬合桩止水帷幕在PBA暗挖隧道中的应用研究

结合北京地铁某线暗挖隧道咬合桩落底式止水帷幕试验工程,研究洞桩法暗挖隧道洞内有限空间条件下,塑性混凝土与钢筋混凝土咬合桩止水帷幕施工技术可行性,采用数值模拟、抽水试验等手段验证咬合桩帷幕的止水效果。结果表明:咬合桩渗透系数k=8.6×10^(-7)cm/s,满足设计要求,有良好的止水效果;帷幕实施前后稳定涌水量由2129 m^(3)/d变为6.8 m^(3)/d,止水效果明显;抽水试验前后外观测井水位标高无明显变化,现场开挖无渗水。研究成果验证了该技术方案及施工工艺满足工程建设需要,可为今后类似工程的设计和施工提供借鉴。

基坑开挖工程中渗流场的三维有限元分析

很多工程施工时需要开挖基坑。基坑降水是施工中一个难点。在地下水位较高的地区开挖基坑时,地下水会不断渗入基坑,容易造成流砂和边坡失稳。另外,当遇到承压含水层时,由于上部土体的卸荷,坑底有被顶破而发生涌砂、隆起的危险。因此,如何控制好地下水,减小其对基坑开挖和周围环境的负面影响,是基坑工程特别是深基坑工程设计与施工的一个难题,通过计算分析,给出了基坑开挖中地下水渗流的有效解决方法。

注浆帷幕防水围堰在桥梁承台深水基础施工中的应用

河口黄河特大桥13#墩位于主河道高水位处,基础承台在卵石及泥岩地质处,上面是人工填土石筑岛.施工时在承台周围采用3排(或双排)孔注浆,形成防水帷幕;且基坑每开挖1.0 m,浇注1层圆形钢筋混凝土护圈.为避免使用下沉混凝土围堰,在这样高水位、地质复杂情况下,采用注浆帷幕、钢筋混凝土护圈施工了该深水基础.该方法施工投资小、效率高,对类似的深水基础施工有参考价值.

在富水地层桩基施工中采用帷幕注浆止水

结合工程实例论述了帷幕注浆的设计要点、施工工艺以及判定止水效果的原位测试方法。工程实践表明:采用帷幕注浆对不同地层均能取得强度增加、渗透系数减小的工程效果,保证了桩基的顺利施工。

TRD工法及其在深基坑工程中的应用＊

随着建筑基坑向"大、深"方向发展,深基坑围护施工技术面临的难题日显突出,特别是高水位地区基坑工程地下水控制的问题愈来愈重要。水泥土搅拌桩(墙)围护结构要满足深基坑工程截水的需要,截断或部分截断承压水层与深基坑的水力联系,控制由于基坑降水而引起的地面过度沉降,确保深基坑和周边环境的安全。介绍了TRD工法及其在深基坑工程中的应用情况。阐述了TRD工法的施工工艺、施工要点及质量控制措施,并结合天津和南昌地区的TRD工法的工程实例进行了说明,验证了TRD工法技术的可行性和可靠性。

分层取水结构型式对取水水温影响的试验研究

本文采用水温分层物理模型,针对传统叠梁门、叠梁门+水平帷幕、进水口前置帷幕三种结构的分层取水特性进行了对比试验研究,研究了分层取水结构型式对取水水温的影响,并分析了出现差异的原因。研究结果表明,取水结构上游拖曳层的厚度、垂向位置、水温及流速分布,是影响分层取水效果的重要因素:传统的叠梁门由于受门顶以下拖曳层的影响,底部冷水进入,取水效果相对较低;通过在门顶设置水平帷幕,阻挡下部低温水爬升,有助于提高取水效率;通过在进水口上游库区设置隔水帷幕,该取水断面表层温水拖曳流速增大,底层冷水拖曳流速减小,使取水效果得到进一步提升。上述试验结果为分层取水建筑物结构布置的优化改进提供了新的努力方向。

深层搅拌及帷幕灌浆技术在某水库加固中的应用

某水库是一座以灌溉为主,兼有防洪、养殖、旅游等综合利用的小(2)型水库。水库运行多年,存在坝体填筑质量不满足规范要求,下游坝坡散浸,大坝坝体处理不满足规范要求,透水性较大,坝基渗漏等问题。根据工程重要性及现场试验结果,采用深层搅拌成墙及帷幕灌浆技术解决渗漏问题。

“桩墙合一”围护体系和扩底抗拔桩技术

结合浦东陆家嘴金融中心基坑工程,针对目前在保证大型基坑安全的前提下,又要经济环保这一难题,提出一种新的施工工艺——"桩墙合一"围护体系及扩底抗拔桩技术。通过对关键技术"桩墙合一"的围护排桩与三轴搅拌桩止水帷幕的围护结构体系以及扩底抗拔桩的研究以及应用,本基坑在开挖后,各项指标均符合设计和规范要求。

复杂地质条件下地下工程施工技术的研究与应用

针对青岛土层分布不均匀、杂填土、岩土结合、持力层起伏较大、邻海等复杂地质特点,结合一些大型工程实例,以整体论的方法综合分析了内放坡结合止水帷幕、桩锚结合止水帷幕和土钉结合止水帷幕等基坑支护方案,研究了保证岩土结合部位稳定的设计与构造、基坑开挖的控制爆破技术及复杂地质条件下锚杆施工等关键技术,并提出复杂地质条件下的多种技术先进、经济合理的方案和选择原则,以及包括基坑工程、桩基础、地基处理、混凝土结构工程在内的多项创新技术。

CSM工法在深厚饱和砂土地基的现场试验研究

以南昌苏宁广场项目基坑工程为背景,在深厚饱和砂土地层条件下,开展3次现场等厚度水泥土搅拌墙(CSM工法)试验,通过施工工艺和施工参数多次调整,得到了该工程地质条件下的施工参数。试验结果表明试验墙养护28 d墙体抗压强度为1.4MPa,试验抗压强度超过设计抗压强度75%;在深厚中砂和砾砂层抗渗系数由0.133cm/s提高了5个数量级,达到4.3×10^(-6)cm/s;试验墙施工对周边环境影响很小,地表最大沉降位移为11.3mm,最大侧向位移为24mm,各项指标均满足设计要求,取得预期防渗加固效果。说明现场试验采用的CSM施工工艺和施工参数是有效适用的,可作为该深基坑工程的防渗加固措施施工采用,并为同类工程推广应用提供科学依据和借鉴参考。