城市交通节点明挖隧道回填方案优化

城市明挖隧道的修建需要大量的回填,回填选料和回填方案与施工质量紧密联系。以重庆市金州大道与星光大道延伸段节点改造工程为例,对砂卵石、不同含石量土夹石进行压缩模量匹配,选择工程最不利断面LK0+434,划分回填区域后采用应力面积法计算关键点的沉降值,结合工程经验优化深厚回填区施工方案。改良后的方案针结合砂卵石和土夹石的物理特征,降低了回填沉降峰值,挖方土得到合理调配重利用,避免了工程浪费,为类似工程提供了一定的参考。

砂卵石地层大直径盾构侧穿筏板基础建筑沉降控制技术研究

为探究砂卵石地层大直径盾构侧穿筏板基础建筑过程中的沉降控制技术,依托成都轨道交通17号线二期龙爪堰站—清水河大桥站—浣花里站区间隧道施工项目,结合监测数据和施工参数,建立精细化数值模型对盾构施工过程进行了模拟。盾构侧穿后,右侧基础沉降较大导致建筑结构重心向右侧偏移,进而导致地下室中间柱竖向压应力明显增大。盾构侧穿过程中筏板基础建筑更容易出现向盾构一侧的整体倾斜,且建筑远离盾构一侧甚至可能出现轻微隆起。针对侧穿筏板基础建筑的盾构施工,建议特别关注建筑物的倾斜率,并考虑采用地层注浆加固和隔离桩施工方法以减小沉降。

已开挖深基坑地下水上涨应急状态下降水技术

考虑已开挖高水位深基坑砂卵地基透水率高,基坑内降水井成井和封井需在有水环境下施工,成井难度大,降水井封井质量直接影响到工程整体的防水效果,基坑地下水控制难度大。结合实际工程,创新采用液压潜孔钻机成井技术和遇水膨胀阻水木塞降水井复合封井技术,可克服有水作业环境施工难度大、基层砂卵石地层钻机成孔难度大、封井难度大等施工难点,降水井成井效果好、施工效率高,封井质量优、防渗漏效果好。

湘阴地区建筑用砂卵石矿沉积特征及成矿规律分析

为更好地了解湘阴地区建筑用砂卵石矿的矿石质量和资源潜力,通过野外勘查、实验室测试等方法,分析该地区建筑用砂卵石矿矿石质量特征、沉积特征和成矿规律。研究发现:矿床为河相沉积矿床,矿层赋存于第四系中更新统白沙井组下段;砂卵石主要由砂、卵石及泥质组成,经过长时间的物理和化学作用,形成了建筑用砂卵石矿;覆盖层砂土含砂率低,洗砂开采不经济,推荐其用途为城镇开发建设路基填料、场地填方。

超长大管棚在砂卵石地层的施工工艺研究

以北京地铁3号线一期工人体育场站为例,打设直径108 mm、82.3 m超长大管棚在砂卵石地层进行超前支护,砂卵石地层粒径和地层阻力较大,钻进过程中可能出现轨迹偏移、钢管断裂等情况。从钻机、空气压缩机、钻头和钻杆、管靴和108钢管等方面进行试验对比,选择适合超长大管棚在砂卵石地层施工的设备型号、材质类别。测量放线、钻机就位、导向管安装钻机、跟管钻进施工、注浆封口、监测等工序,证明了潜孔冲击器跟管钻进法打设超长大管棚砂卵石地层是可行的。

富水砂卵石深基坑承压水预测及突涌评估研究

为探究富水砂卵石深基坑承压水量测定及抗突涌能力,以福州地铁2号线金屿站深基坑为研究对象,通过理论解析和现场降水实验,对基坑抗突涌水参数进行估计,并引入人工智能算法对未能试验测定的部分进行预测;同时,基于预测值、实测值以及理论计算参数,构建多元信息融合突涌评估模型。研究结果表明:基于理论解析和降水试验提出的涌水量智能预测方法的计算精度满足要求;多个指标融合评估突涌风险等级为I级,基坑处于安全状态。该方法可以为类似工程问题提供有益借鉴。

基于AHP和改进型灰色聚类法的地铁盾构施工风险评价研究

对富水砂卵石地层地铁盾构施工进行深入研究,整理和分类识别各指标,确定出地铁盾构施工风险评估指标体系。通过层次分析法确定评价指标体系中准则层和指标层权重,通过划分灰类、构造改进型可能度函数、计算综合聚类系数、确定风险级别等步骤构建改进型基于中心点混合可能度函数的灰色聚类地铁盾构施工风险模型,最后通过项目实例分析评价,验证了该方法的科学性和可推广性。

无水砂卵石地层隧道内长距离大管棚施工技术

无水砂卵石地层中开挖易引起塌方,可采用大管棚支护。然而该地层中管棚打设困难,长距离打设还存在精度低、地层扰动大、变形大的问题,且缺乏经验。基于此,以北京地铁工人体育场站暗挖工程为背景,通过多组大管棚打设试验,比选得出打设长40.2 m的大管棚时可采用冲击旋转跟管钻进、高压风排渣的方法;据此调整确定了超长92.9 m大管棚打设所需设备和参数,并在现场成功实现了单根长度12.7~92.9 m、总长度58331 m的大管棚的打设,且打设精度高、质量好、地表变形小。最终提出隧道内无水砂卵石地层中超长大管棚打设施工工艺和重点控制措施,研究成果可为类似工程提供指导,弥补大管棚技术在无水砂卵石地层应用中的不足,具有重要工程意义。

基于富水砂卵石地层的基坑施工监测技术数值模拟

城市轨道交通施工中的基坑降水开挖始终存在一定的安全隐患,为避免出现安全事故,利用Abaqus二维化的有限元模型来对基坑施工实施监测,并利用实验验证其有效性。实验结果表明,坑外地表的沉降值对比实验中,模拟监测的数值和实际监测的数值误差维持在2%~5%之间,围护结构水平位移对比实验中的误差则维持在10%左右。

砂卵石地层隧道施工围岩稳定性影响研究

砂卵石地层隧道开挖往往面临对地层的扰动和开挖面稳定难以控制的难题,严重威胁着隧道的施工安全。在这类土石混合体的地层中岩土体自身结构及属性控制着隧道变形及地表沉降,该文依托广州某隧道工程,采用室内试验和数值模拟的手段研究了砂卵石层含水率和含石量对围岩抗剪强度的影响规律。利用离散单元法分析了不同含水率下,隧道开挖引起的掌子面影响范围和地表沉降规律。研究结果表明,砂卵石层围岩抗剪强度随着含石量的增加而增大,但是跟含水率呈反比关系,且当含水率大于15%和含石量大于50%时,抗剪强度变幅显著。随着砂卵石层含水率的增加,隧道开挖时掌子面围岩的影响范围和隧道顶部的最大地表沉降也逐渐增大。研究成果可为砂卵石地层隧道施工开挖提供理论参考。

基于PFC^(3D)的地下连续墙槽壁稳定性模拟分析

针对富水砂卵石层地下连续墙成槽过程中槽壁易发生失稳的问题,通过分析相关的研究资料,在明确失稳形式及机理的基础上,设计了改变流速和粒径比的两种模拟试验方案,采用PFC3D颗粒流软件分析了渗流对土颗粒间性质变化的影响。数值模拟结果表明:流速对于颗粒的位移有很大的影响。流速越快,颗粒位移越大,孔隙率越高,墙体所受应力也越大;粒径比对于颗粒的位移同样有很大影响,其表现的作用与流速相似;在有侧限的情况下,颗粒的x向位移在达到极限后会产生z向的分量,使得颗粒向上位移。在实际工程中就意味着在颗粒位移达到一定程度,必然会突破泥膜,导致土体内细颗粒的流失,土体孔隙率增大,最终使得槽壁发生垮塌。

某地铁出入口浅埋暗挖通道在复杂环境下的施工技术研究

城市轨道交通工程主要位于城区繁华地段,周边环境复杂,地下管线众多,施工难度较大。明挖法作为地铁出入口常用的施工方法,具备诸多优点,但对道路通行及现状设施的运行都会产生较大影响。浅埋暗挖法在道路通行要求严格、地下管线复杂地段就体现出其优越性。本文结合长沙市地铁6号线农科院农大站4号出入口浅埋暗挖通道穿越高富水砂卵石地层的成功实例,对浅埋暗挖法通道在复杂环境下的施工技术进行研究,为后续浅埋暗挖施工提供可参考的施工经验。

富水砂卵石地层冻结孔钻进泥浆配比优化研究

在富水砂卵石地层地铁联络通道近水平冻结孔钻进时,因泥浆黏度低,稳定性差,护壁及润滑作用弱造成泥浆损失及钻头磨损严重、塌孔、卡钻和断杆等问题。为了优化富水砂卵石地层下冻结孔钻进泥浆配比,通过单因素试验以及响应面分析法中的Box-Benhnken(中心组和)正交试验方法进行试验设计与数据分析,得出适用于富水砂卵石地层冻结孔钻进泥浆优化配比。基于北京地铁12号线的工程应用表明:采用优化泥浆配比,即膨润土含量为7.18%,水解聚丙烯酰胺含量为0.20%,钠羧甲基纤维素含量为0.19%,硫酸铝的含量为0.03%时,泥浆黏度提高32%,泥皮厚度增加了20%,滤失量减少了30%,润滑系数减少了60%,冻结孔钻进泥浆主要性能指标明显改善,冻结孔打钻时的减阻效果显著,钻杆所受轴力平均减少15%,所受扭矩平均减少13%,泥浆的膨润土用量和回流损失量减少了30%,材料成本明显降低,未发生塌孔、断杆和卡钻等工程事故,冻结孔钻进效率及成孔质量明显提高。

北京工人体育场密实砂卵石层水泥土复合管桩试验研究

以北京工人体育场改造复建项目作为工程背景,分析了水泥土复合管桩在密实砂卵石地层中的工作性态,并给出了水泥土复合管桩在砂卵石地层中的加载试验与数值模拟结果对比。采用FLAC3D软件模拟了水泥土复合管桩加载以及其与地层相互作用机理。结合试验与模拟结果,分析了水泥土复合管桩的破坏机理。结果表明,水泥土复合管桩在竖向荷载作用下的荷载-位移曲线模式是典型的摩擦桩工作模式,桩端阻力约占桩顶荷载的1/3;桩侧摩阻力荷载传递具有双层模式特点,即荷载由管桩先传递到管桩周围的水泥土桩,再由水泥土桩传递到桩间土中;水泥搅拌桩在砂卵石地层中可形成刚度大、强度高的水泥土外桩;管桩的压入有效提高了水泥土复合管桩的刚度,而水泥土外桩有效改善了桩土界面的摩擦接触效应,结合桩端砂卵石层,可有效提高水泥土复合管桩的承载力。

北京工人体育场密实砂卵石层水泥土复合管桩设计与施工

水泥土复合管桩一般应用于软土地基或粉土地区,在砂卵石地区应用较罕见。以北京工人体育场改造复建工程为例,通过研究水泥土桩在密实砂卵石层的成桩工艺和预制管桩静力压桩工艺,重点介绍了水泥土复合管桩在密实砂卵石层的应用。根据现场实际情况,在密实砂卵石层旋喷形成直径较大、混合均匀、强度较高的水泥土外桩,水泥土外桩完成后,在桩内同心静力压桩植入预制芯桩,形成水泥土复合管桩,解决了密实砂卵石层中水泥土外桩难以成桩的难题。通过对抗拔承载力和桩头进行设计,设计出一种桩底抗拔装置,并提出桩头钢筋后锚固技术,有效提高了单桩抗拔承载力及施工效率。对水泥土复合管桩施工技术进行了质量、经济及环境效益分析。结果表明,密实砂卵石层水泥土复合管桩施工技术避免了桩基施工中混凝土供应不及时和后期桩头大量剔凿的问题,减少了材料消耗,节能环保。

基于谷仓效应的砂卵石隧道围岩荷载计算研究

研究目的:砂卵石围岩颗粒体系级配分布不均匀,颗粒间点对点接触,隧道施工过程中易引起围岩松散、失稳坍塌等突出问题。本文针对砂卵石围岩典型的颗粒物质特性,基于谷仓效应原理,采用颗粒物质离散元理论,探明砂卵石隧道围岩荷载计算方法,分析砂卵石土在不同细观组构下的细观力学行为,探究砂卵石颗粒级配对土体压力的影响特征,揭示隧道跨度对隧道围岩荷载的影响规律。研究结论:(1)提出了用于计算砂卵石土竖向压力的修正Janssen计算公式,并确定了公式中重要系数转向比;(2)揭示了砂卵石颗粒级配对土体竖向压力与侧压力的影响规律,得到了砂卵石土体底部压力和侧压力的计算公式;(3)通过不同跨度的隧道模型模拟试验,提出了竖向荷载修正系数,使用修正系数法的砂卵石围岩荷载计算值与模拟计算的结果相近,验证了该公式计算的准确性;(4)建立了基于Janssen模型的砂卵石围岩荷载计算方法,可为砂卵石地层隧道精细化设计提供理论基础。

基于SPAC法的微动探测技术在富水砂卵石层地铁工程中的应用

在自稳性差的高富水砂卵石复杂地层中进行地铁盾构施工,施工难度大、工程风险高。为降低施工风险及施工成本,需在盾构施工前获取更全面、更精准的区域地质信息,传统地质勘探方法存在明显不足,难以提供全面精准的地质信息。以成都地铁18号线一期工程土建2标为依托,针对成都富水砂卵石复合地层地质勘探问题,将基于空间自相关法(SPAC法)的微动探测技术引入传统地铁盾构施工项目,该技术能最大程度弥补地质信息盲区,进而帮助施工单位减小地铁盾构区间滞后沉降风险,降低盾构区间地勘施工成本。

富水砂卵石层超长钢管桩围堰施工技术

针对西安地铁10号线跨泾河大桥超长钢管围堰施工面临的砂卵石层沉桩困难、高水头差对围堰的刚度要求高、沉桩精度控制难等问题,采取加工处理锁扣钢管桩、改进钢管桩定位方法、引孔辅助钢管桩下沉、结合渗水情况制定开挖方案、施工承台混凝土圈梁等措施,高质量地完成了围堰施工。总结的经验可供类似地质条件下锁扣钢管桩围堰的施工中借鉴。

盾构穿越富水砂卵石地层的地表沉降及离散元分析

盾构法是地下工程施工中较为常用的一种施工方法。在进行双向平行隧道盾构施工时,隧道之间会存在相互影响。以西安地铁六号线为例,结合相关地层数据,采用离散元软件(MatDEM)模拟了盾构隧道下穿砂卵石地层,研究了不均匀地表荷载对砂卵石地层隧道地表沉降的影响。研究表明:砂卵石地层中盾构掘进引起的地表沉降形状为V形;随着地表荷载大小增加,地层内部应力大小和边界处受力最大值也会明显增大。

富水砂卵石地层盾构机选型与参数优化分析

针对西安地铁六号线长距离隧道盾构下穿富水砂卵石地层,结合已有的掘进技术经验,对选型主控因素进行了分析,确定了该区域盾构掘进选用土压平衡盾构机的选型方案。内容着重对6 m直径的V字坡隧道工程选用的盾构机外径、刀盘、刀具进行了理论计算与设计;结合现场实测数据的反馈,结果表明对盾构姿态、掘进速度、同步注浆等掘进参数不断优化,有效解决了刀盘结泥饼、刀具磨损等施工问题。