盾构始发与接收对工作井围护结构的影响研究

[目的]一般情况下,盾构机均在盾构工作井主体结构施工完成后才进行始发或接收,由于诸多因素的限制,往往需要考虑盾构工作井主体结构尚未施工时进行盾构始发或接收的情况,因此需研究盾构始发与接收对盾构工作井围护结构的影响。[方法]以成都地铁某标准地下三层岛式车站为例,研究盾构工作井在未施作主体内衬结构状态下实现盾构始发与接收时的围护结构受力及变形情况,并分析了盾构始发与接收对围护结构稳定性的影响。[结果及结论]研究结果表明:无内衬状态工作井盾构始发与接收时,围护结构桩体水平位移最大值及弯矩最大值均发生在盾构工作井端墙中跨第4道钢支撑处,围护结构剪力最大值发生在盾构工作井端墙中跨底板处;当盾构工作井未施作主体内衬结构时,围护结构桩体变形及受力均有所增大,但其位移及力学指标均满足规范要求;围护结构在剪力及弯矩作用下能够满足承载能力及强度要求;无内衬状态下的工作井盾构始发与接收可提高施工效率,有效节省工期,节约工程成本。

超大地面荷载下盾构工作井叠合结构的力学响应

为了解决现行盾构工作井的设计缺乏对超大地面荷载作用的验算问题,通过开展室内缩尺模型试验,研究盾构工作井从施工期到服役期在超大地面荷载下地下连续墙与主体结构侧墙所构成叠合结构的力学响应,并考虑盾构工作井周围土体中地下水的作用,探讨土体抗剪强度减小对超大地面荷载最大值的影响。结果表明:在超大地面荷载作用下,盾构工作井中隔墙的抗压刚度较大,以受压的形式承担了大量的荷载效应,导致叠合结构上部容易发生低应力水平下的整体水平位移,进而在围护结构底部发生失稳,导致整体破坏;主体结构侧墙在施工期的初始挠度及叠合结构整体水平位移使得叠合结构中地下连续墙承担了大部分内力;通过观测室内缩尺模型中叠合结构的变形量,由模型数据换算得到盾构工作井顶部极限超载为445.5 kPa,远大于盾构工作井周围土体地基承载力特征值130 kPa,验证了采用地基承载力对超大地面荷载下地面硬化进行设计的安全、可靠性。

管道顶进用装配式圆形工作井承载性能研究

近年来装配式建筑正逐步应用在地下管道工程中,为了研究管道顶进用装配式圆形工作井的承载性能,结合现场监测的顶管顶进力情况,采用三维有限元方法对装配式圆形工作井的井片混凝土以及连接螺栓进行了受力分析。研究结果表明:通过在管壁涂刷润滑剂、采用触变泥浆进行压浆等减阻措施可以明显降低顶进力荷载,甚至可以使其达到设计值的50%以下;装配式圆形工作井在顶进力荷载的作用下,螺栓受拉情况不明显,仅后座墙位置的井片外侧混凝土呈明显受拉,设计中需要关注,必要时需对该部位制定加固方案;粘贴钢板加固方案相对于粘贴CFRP加固方案具有材料利用率更高、加固效果更加明显的优势。研究成果可为推广装配式建筑在管道工程中的应用提供理论依据和参考借鉴。

软硬交替地层超深竖井围护结构受力和变形特性

研究区地层条件以“硬岩”(泥质粉砂岩、岩屑砂岩)与“软岩”(泥岩)互层为特征,形成了明显的软硬交替地层,使竖井的受力与变形尤为复杂。采用Flac3D数值模拟方法对竖井开挖施工全过程进行研究,详细分析了施工过程中圆形地连墙和内衬的受力及变形特性,结果表明:1)在基坑开挖过程中,当开挖深度高于或处于“硬岩”时,地连墙在该软硬分界面位置处产生反弯点,向坑外发生弯曲变形,而当坑内“硬岩”被挖除后,整体向坑内产生水平位移。2)地连墙的环向应力和水平位移变形规律为“E”型,地连墙的最大环向应力和水平位移总是集中在“软岩”深度范围内,而在“硬岩”深度范围内环向应力和水平位移最小;同时,地连墙的最大弯矩总是出现在软岩岩层交界面深度附近。3)内衬的环向应力和水平位移变形规律为“阶梯”型增长,但在“硬岩”深度处出现减小;内衬受坑内岩体隆起影响明显,最大弯矩总是出现在内衬底部,同时向坑外产生位移。

基于SolidWorks电动滚筒右法兰轴设计

用SolidWorks为平台,建立右法兰轴实体模型,并用Simulation对实体模型进行有限元静力分析和模态分析,得到应力、位移分布规律,找出危险截面所在,计算出固有频率,避免其在工作时发生共振,为右法兰轴设计提供理论依据。

市政供热领域矩形顶管沉井设计分析

随着顶管沉井在市政供热顶管工程得到普遍应用,沉井(也叫工作井)结构设计的合理与否直接影响整个顶管工程的安全与质量,从而决定整个供热管网的质量安全。从尺寸、承载力、构造等方面系统地对矩形工作井的设计过程进行了详细介绍,对广大设计人员进行工作井结构设计具有一定的参考价值。

盾构接收工作井围护结构附加应力计算及应用

为分析盾构接收对工作井围护结构附加应力的影响,以某盾构隧道工作井为依托工程,通过建立盾构接收期工作井围护结构力学模型,基于弹性力学Mindlin应力解与Sagaseta公式,提出盾构刀盘正面附加推力、盾壳与土体摩擦力、同步注浆压力及土体损失对工作井围护结构附加应力的计算方法.通过对工作井围护结构附加应力的主要影响因素进行计算分析,并结合数值模拟研究接收期工作井围护结构的力学行为,基于工程实例形成了盾构近接控制原则.研究结果表明:1)工作井围护结构附加应力的影响范围随盾构隧道直径增大而扩大,且主要发生在盾构直径的1.5倍范围圈内,盾构机所处深度对附加应力最大值具有重要影响;2)总附加应力中以正面附加推力和盾壳与土体摩擦力引起的附加应力为主,占比分别约1/3和2/3,同步注浆和土体损失引起的附加应力相比前两种可忽略不计;3)总附加应力的理论计算和数值模拟结果基本一致,验证了计算方法的合理性,同时数值模拟表明盾构接收期工作井围护结构的弯矩和变形增长了1倍左右,在盾构接收施工中应予以重视;4)基于掘进速率对工作井围护结构附加应力的计算分析结果,在工程接收关键区间(10~0环)中采取了“低推速”接收原则,保障了盾构的安全接收,可为同类工程提供参考.

江阴靖江长江隧道工作井底板混凝土自防水技术与应用

江阴靖江长江隧道是内地最大直径的盾构隧道,其始发工作井底板宽53.6 m,长28 m,厚1.5 m,抗裂防水要求高,但这种一次性现浇大体积混凝土面临着突出的收缩开裂问题。基于多场耦合机制开裂风险评估,从材料与工艺措施两个方面来降低混凝土温度、全过程补偿混凝土收缩变形,实现了对混凝土抗裂性能的精准调控。试验结果表明,混凝土7 d绝热温为43.1℃,且1、7 d比值为48.6%,28 d自生体积膨胀变形202.4με,构件混凝土温升值降低了4℃,温升阶段单位膨胀变形增加了231.2%,单位温降收缩变形减小了15.2%。炎热气候按方案施工的工作井底板混凝土未出现收缩裂缝,达到预期目标。

近海淤泥地层超大直径盾构工作井设计

随着城市建设的推进,超大直径盾构隧道逐渐涌现于各种重大工程之中,而大尺寸、超深工作井也得到了应用。如何更好地对工作井的围护及结构进行设计,成为超大直径盾构研究的重点之一。以珠海某近海淤泥地层超大直径盾构工作井为例,通过启明星软件对其围护结构的安全性及侧移进行了分析计算。同时采用Midas Civil软件建立三维模型,计算其结构弯矩及剪力。结果表明,该工作井方案能满足各规范的要求,可为类似工程提供借鉴。

超深土岩二元工作井支护型式研究

随着市政交通立体化和复杂化程度越来越高,土层、岩层交错地质条件和超深基坑竖井越来越常见,目前传统的基坑支护设计理论已无法完全满足需求,且目前的吊脚桩设计理论不完全适用于进入岩层较深的竖井,仍存在一定的技术和经济的优化空间。文章结合珠海某超深竖井工程,通过对于土层、岩层性质的综合分析,井平面形状的比选分析及超深竖井的需求和特点的论述分析,提出了类似工程的基坑支护的设计思路及设计方法:①综合考虑空间利用率、施工便利性、与隧道衔接等方面,优选采用矩形工作井;②对于上软下硬的超深竖井基坑,采用上部桩撑支护,下部喷锚支护;③对于整体基坑稳定性,采用整体稳定计算模型,并将桩撑段支撑轴力作为边界条件。结果标明:按以上计算思路设计更为合理且更具经济性。

波纹钢衬板工作井在平谷区农村生活污水治理工程微型顶管施工中的应用

近年来,随着国内农村生活污水改造工程的实施,微型顶管施工技术已广泛在农污治理管网建设中应用,但大多数微型顶管施工使用钢筋混凝土喷锚、钢筋混凝土沉管、钢护筒等工作井,这些工作井施工周期长、工艺复杂、工程效益低。而波纹钢衬板工作井工艺简单、施工便捷,可周转使用,节约工程资金、效益凸出,文章以平谷区2019年农村生活污水治理工程(骨干管网)为例,详细介绍了波纹钢衬板作为微型顶管工作井的施工方法,可供类似项目参考借鉴。

超深顶管工作井复合结构三维变形特性

以佛山市某超深埋电力隧道顶管工程为背景,采用现场监测和数值模拟相结合的方法,研究顶管工作井复合支护结构在施工过程中的变形规律。结果表明:数值模拟结果与实际监测值基本吻合;随着开挖阶段内支撑和内衬墙的施做,复合结构共同作用有效抑制了墙体水平位移向井内增大,下部土体开挖对上部墙体位移影响逐渐减小;而在顶进阶段,顶进反力作用范围内墙体发生向井外的位移,墙体向井外竖向和横向水平变形均随顶进反力的增大而增大;通过分析工作井后背墙体竖向和横向水平变形规律,表明整体变形为向井外“凸”出的曲面;最后建议距离顶进反力作用中心越近的内支撑设置间隔应越小,且截面尺寸应越大,以提高工作井结构的支护效率和整体稳定性。

盾构工作井基坑施工对近邻高架桥影响分析

随着城市发展,盾构工作井基坑施工对邻近结构物的扰动日益频繁。依托某输水隧洞盾构工作井近邻高架桥工程,阐述了盾构工作井基坑的施工方法,结合三维有限元软件,对工作井基坑开挖对近邻高架桥影响进行分析,总结了保证施工安全的措施。结果表明:采用1.2m厚钢筋混凝土地下连续墙进行支护,能有效减小工作井开挖影响。根据当地地质情况,采用钢筋混凝土地下连续墙进行支护,满足安全施工要求。

地铁盾构区间穿越活塞风道回填过井工艺研究

针对城市地铁区间穿越活塞风道工艺进行研究,创新提出一种盾构机回填过井快速施工工艺。通过多方案比较,回填过井法相比其他传统施工工艺具有明显优势,具体表现为工期占用短、施工成本低、施工质量高、安全风险低、效果显著。文章首先介绍回填过井法的工艺原理及工艺流程,接着阐述盾构机回填过井施工操作要点,然后通过效果检测分析发现该工艺在工期、经济、质量和社会效益方面效果显著,值得大力推广,最后通过对施工过程进行沉降及位移变形监测,证明盾构机推进参数控制合理,穿越风道结构安全,对周边环境影响较小。

刮板输送机过弯曲段工况下力学特性研究

考虑到常规研究综采工作面刮板输送机过弯曲段时仅针对链传动系统进行了分析,而实际工作中随着推溜与拉架动作的进行,作为刮板输送机的主要支撑构件的中部槽会有一部分组合成弯曲段,针对此种工况,借助ADAMS虚拟样机仿真软件开展了动力学分析,并进行了实验验证。研究结果揭示了过弯曲段处相邻的两中部槽之间位移、夹角、速度的变化情况,以及弯曲段处中部槽哑铃窝与哑铃销轴之间的接触力变化特性。

煤矿立井过平顶山砂岩水害预注浆治理关键技术

工作面预注浆是立井过含水岩层主要水害防治方法之一。平顶山及周边煤田广泛发育的平顶山砂岩厚度一般在80~140 m,该层砂岩硬度较高,裂隙发育,但裂隙具有高倾角、微细、横向连通性差等特点,水害治理难度大。针对如平顶山砂岩这类含水岩层,采用分段注浆来保证整体注浆效果、多圈布孔避免残留注浆盲区、交叉环向螺旋布孔增强高倾角裂隙的连通性、水泥浆—化学浆联用保证微细裂隙的注浆扩散效果。该技术已在平煤十矿三水平进风井、十三矿己五采区进风井平顶山砂岩段水害预注浆治理等多个工程中应用,取得了理想的治理效果。较传统工作面注浆方式,在相对减少钻孔布置、节省工期及造价的同时,可保证治理效果,具有较高的实用性。

荆宝煤业回采面过废弃井筒和空巷技术实践

基于荆宝煤业的现场实际,需确保30202工作面过废弃井筒空巷的安全;拟定采用充填式注浆和废石填充的方法对原花宝沟废弃副立井、井底水窝及大巷进行治理,即废弃副立井井筒采用水泥和粉煤灰进行充填式注浆治理,井底水窝采用矸石废料、混凝土进行充填治理,巷道综合采用分段砌筑密闭墙+水泥和粉煤灰充填式注浆进行治理;可为类似条件工作面过废弃井筒提供经验借鉴。

城区污水管道顶管工作井施工工艺及稳定性分析

顶管法施工作为一种少挖或不开挖的管道埋设施工方法,因其对周边设施的无干扰破坏、土层的适应广等优点,已广泛应用于城市给排水、电缆隧道及公路地铁等隧道施工,而工作井直接承受来自管节推进的反作用力,在顶进过程中难免发生土体沉降、轴线偏移等现象,造成工作井发生失稳。以阳东区某污水管网工程为例,以公式法计算顶管工作井顶推力,预测施工前期工作井受力状况,计算结果符合工程实际状况并满足规范要求,分析结果可指导后续工作井的施工设计。

超深圆形盾构工作井结构分析与设计实例

华电灵武电厂向银川市智能化集中供热项目黄河穿跨越工程的河东侧盾构工作井埋深41.5 m,地下水位高;工作井为圆形结构,受力体系复杂,需对开洞工况下工作井结构进行分析与设计,以保证结构的安全性与经济性。基于此,文章针对中框架与底板之间的工作井结构,采用二维简化模式、简化梁单元模式与三维模式进行分析,结果表明:工作井开洞位置局部的情况类似拱形构件,随着暗柱等构造措施约束效果的增强,工作井开洞位置附近的受力和变形变小,但暗柱位置处负弯矩增加;设计时应通过设置暗柱、开洞位置内衬加厚的构造措施来改善结构的力学性能,并应合理选择暗柱的尺寸。

宁波地铁7号线110 kV高压线下明俞盾构工作井施工技术研究

城市轨道交通工程往往受管线改迁工作制约,影响工程实施进度。通过优化施工方案避免重大管线迁改,可有效推进工程进展并节约工程投资。基于此,文章以宁波地铁7号线明俞工作井110 kV高压线下施工为例,通过低净空成槽机成槽、钢筋笼分节吊装、MJS垂直加固及盾构平移等施工工艺,成功实现了110 kV高压线下(限高9 m)盾构工作井的安全快速施工,有效地避免了管线改迁,产生了良好的社会效益,可供类似工程参考。