砂土地层浅埋暗挖隧道预加固技术研究

本文以在建的莞惠城际轨道交通项目为依托,利用现场试验、数值模拟和室内模型试验等手段对穿越砂土地层的浅埋暗挖隧道预加固技术进行研究,通过控制围岩-支护体系的变形,分析适宜的预加固方法、范围和参数,结论如下:洞内帷幕注浆和地表注浆均难以形成止水帷幕,选择洞内水平旋喷桩配合掌子面注浆作为穿越砂土地层的最优预加固方案;依靠增加注浆范围控制砂土地层中的拱顶沉降和水平收敛是不利的,但可加强非砂土地层的围岩整体性,对控制地表沉降也较为有利;改变加固区参数对控制砂土地层中隧道拱顶的沉降有较大帮助,注浆效果越好,围岩的自承载能力提高越大,而其水平位移几乎没有变化。     

3孔小间距浅埋暗挖隧道地表沉降控制技术研究

通过模型试验对软弱围岩下3孔小间距浅埋暗挖隧道的地表沉降控制技术进行了深入研究。结果表明：不同的预加固强度、开挖进尺,对隧道的地表沉降、围岩压力、洞周位移都有很大影响。     

浅埋风积砂质黄土隧道变形综合控制技术研究

在隧道施工前,应用数值模拟分析的方法,分析浅埋砂质黄土隧道施工力学效应和变形特征。根据浅埋砂质风积黄土隧道在施工过程中地表沉降量大和洞内施工安全风险大等特点,结合隧道实际监测数据,反演计算得到侵限段地质力学参数,为迈式管棚超前支护及径向迈式锚杆的全施工过程数值模拟提供计算依据,为控制隧道围岩变形提供数据支撑。计算结果显示,隧道侵限段地表最大沉降11.4 mm、最大拱顶下沉30.4 mm、最大水平收敛48.5 mm,隧道整体变形量减小,迈式管棚超前支护可以有效地提供纵向支撑,承受侵限土体压力、约束围岩变形和控制地表沉降,同时为支护侵限段钢拱架的安全拆换提供保障。研究结果表明:径向迈式锚杆、迈式管棚超前支护、环形支撑钢拱架和锁脚锚杆一起,构成了浅埋风积砂质黄土隧道主被动变形综合控制体系,有效地解决了浅埋风积砂质黄土隧道软弱围岩超前支护的难题。     

复杂岩溶地区CFG桩与高压旋喷桩复合地基的应用

CFG桩与高压旋喷桩复合地基广泛应用于土木工程各个领域,但在桂林岩溶地区将CFG桩与高压旋喷桩结合来处理复杂地基的实例相对较少,两种桩之间共同作用机制尚不十分清楚。通过对CFG桩与高压旋喷桩组合型复合地基分析及工程实例验证,认为最大限度地发挥CFG桩和高压旋喷桩的优点,软弱地基的承载力能得到大幅度提高。对深部存在的软弱层,采用高压旋喷桩加固,能使地基变形得到有效控制,特别是在复杂岩溶地区,在基岩面高低错落、起伏大、溶沟(槽)陡倾的情形下,高压旋喷桩与CFG桩有机结合,其复合地基具有质量可靠、造价经济、工期可控等优点。      

浅埋软弱地层隧道旋喷预衬砌支护技术的研究

论述了浅埋软弱地层隧道旋喷预衬砌支护的研究背景及国内外研究现状、室内试验、旋喷器具、施工工艺及应用情况,并与其它施工方法进行了对比,效益显著。     

高压旋喷法在漂卵石冲洪积土软基处理中的应用

对于厚层的含漂卵石的山前冲洪积土软弱地基,采用常规的CFG桩、水泥搅拌桩进行地基处理,存在成孔难,复合地基承载力偏低等问题。本文以桂平市某高层商住楼工程为例,介绍了高压旋喷桩复合地基的设计和加固效果检测,结果表明,采用潜孔钻机引孔+高压旋喷桩加固技术处理含漂卵石软弱地基,能有效地解决成孔难问题,也大大提高了地基承载力和成桩效率。     

软弱黄土隧道变形规律现场测试与分析

为分析软弱黄土隧道的变形规律,以西宁过境高速大有山黄土隧道为依托,采用精密水准仪和收敛计对隧道地表下沉、拱顶下沉和水平收敛进行了系统现场测试。结果表明：软弱黄土隧道拱顶下沉远大于水平收敛,变形时间长,变形量大,累计拱顶下沉值最大为950.6 mm。在临界埋深范围,围岩变形比深埋、浅埋时都大,且变形量离散性高;围岩变形速率在二衬施作时较大,软弱黄土隧道中作为围岩-支护系统稳定性判据的变形速率宜适当提高;围岩变形随时间变化符合指数函数规律,可利用指数函数预测围岩的最终变形;软弱黄土隧道变形分为急剧变形、持续增长和缓慢增长3个阶段,最终趋于稳定。隧道断面的初次开挖对地表变形影响显著,隧道轴线沉降最大,并沿横向逐渐减小。软弱黄土隧道预留变形量在不同位置处不宜统一设置,西宁地区软弱黄土Ⅴ级围岩建议拱顶预留700～800 mm,边墙预留300～350 mm,拱顶与边墙之间以曲线过渡。     

基于脉动注浆的宾汉流体渗透扩散机制研究

脉动注浆虽已在注浆防渗加固工程中得到推广应用,但浆液在脉动压力下的渗透扩散机制却鲜有报道,导致理论远滞后于工程实践。以宾汉流体流变方程、渗流方程及颗粒沉积理论为基础,推导了脉动压力下宾汉流体的渗透扩散理论计算公式,分析了脉动注浆参数对浆液扩散距离的影响,并通过室内注浆模拟试验对其进行了验证。结果表明,脉动压力下宾汉流体渗透注浆扩散理论计算值与试验实测值间存在一定误差,但能满足工程要求,可用于指导工程施工。随着脉动注浆连续时间的增长或地层初始孔隙率的增大,浆液扩散距离随之增大,而随着脉动注浆间隔时间的增长或地层初始孔隙率的减小,浆液扩散距离随之减小,实际注浆工程中为确保有效的浆液扩散距离,宜根据岩土体孔隙率合理地调节脉动连续时间和脉动间隔时间。研究成果可为脉动注浆理论研究提供借鉴,为实际施工提供理论指导。     

旋喷群桩复合地基承载特性的数值分析

旋喷桩加固软土地基在各种地基处理工程中得到了广泛应用。对旋喷桩的研究多数集中在其施工工艺的改进上,或者针对单桩的承载特性进行研究,而对旋喷群桩的承载特性则研究不多。根据工程实际情况,采用基于MIDAS-GTS的三维有限元分析技术,通过改变旋喷群桩的布置方式、桩弹性模量、桩长、桩径、桩距等设计参数及桩-土接触面等参数对旋喷群桩复合地基承载特性的影响进行了研究。研究表明：旋喷桩加固软土地基主要减小了地表至桩底深度范围内土体的竖向沉降,对桩底下方的土体沉降基本无影响;提高旋喷桩桩径及材料强度会提高复合地基承载能力;不同旋喷桩布置方式、桩-土之间是否设置Goodman接触面单元对地基承载能力基本无影响。     

建筑物对浅埋隧道开挖地表沉降的影响

采用解析法研究穿越地表建筑物浅埋隧道开挖引起的地表沉降。由无建筑物时岩土体开挖引起的地表沉降公式及半无限平面在均布荷载下的相对沉陷,推导出了穿越地表建筑物浅埋隧道施工引起的地表沉降公式,并通过实例验证了此方法的可行性。采用上述方法研究了地表建筑物的重量及其与浅埋隧道位置关系对地表沉降的影响,研究结果表明：浅埋隧道开挖引起的地表沉降随建筑物重量的增大而增大;建筑物中心到隧道轴线的水平距离是对地表沉降的一个重要影响因素,超过一定范围时建筑物的存在对地表沉降的影响可以忽略不计。研究结果可为类似隧道工程提供一定参考。     

高压旋喷加劲水泥土桩锚支护技术的应用与探讨

高压旋喷加劲水泥土桩锚是一种新型的、先进的岩土加固与支护技术。结合2个围护桩（SMW工法桩或组合排桩）+高压旋喷加劲水泥土桩锚支护体系在软土深基坑中应用的工程实例,阐明了高压旋喷加劲水泥土桩锚支护技术具有经济性好、施工方便、适应性强等优点,具有较好的综合效益,同时也指出在深厚软土中存在的问题。     

浅埋暗挖洞桩法参数敏感性分析

针对浅埋暗挖洞桩法理论分析落后于工程实践的实际情况,依据地下结构设计计算理论的地层--结构法,以有限单元法作为分析手段,建立三维计算模型,系统开展了浅埋暗挖洞桩法施工过程的数值模拟,以及参数变化对洞周围岩稳定性和位移场的影响分析。结果表明：浅埋暗挖洞桩法用于大断面洞室或超浅埋洞室暗挖施工时,洞周围岩稳定性良好,并可有效控制地表沉降。洞室跨度为14 m左右时控制地表沉降的效果最好;在不同埋深条件下控制地表沉降的效果基本相同;洞室高度的影响则不明显。研究的结论对今后浅埋大断面单跨洞室暗挖施工方案比选和采用浅埋暗挖洞桩法施工具有指导 作用。     

松软地层浅埋暗挖公路隧道现场监测分析研究

针对浅埋暗挖公路隧道的特点,对厦门高崎互通下穿嘉禾路隧道进行地表下沉、拱顶下沉、洞内收敛、支撑应力等项目的监测工作。基于监测结果,分析了该隧道围岩和支护系统的变形及受力特点,指出了松软地层中浅埋暗挖隧道开挖影响的时空范围和隧道施工中有效控制围岩变形的措施,并为支护体系的优化提供依据。研究结论丰富了浅埋暗挖思想,并为国内浅埋暗挖公路隧道的设计、施工和监测提供借鉴。     

考虑孔隙水压力及非线性Mohr-Coulomb破坏准则下浅埋土质隧道三维塌落机制的上限分析

浅埋土质隧道的稳定性研究一直是隧道工程的关键问题,而孔隙水压力的存在影响着浅埋土质隧道的安全。构建了隧道顶部为圆弧形的浅埋土质隧道的三维塌落机制,基于非线性Mohr-Coulomb破坏准则和极限分析上限法,并考虑孔隙水压力的作用,推导出浅埋土质隧道的塌落范围及支护力的最优上限解计算公式。通过与既有研究进行对比,验证了所提方法的合理性。分析了不同参数对塌落范围、塌落土体的重力及支护力的影响,结果表明：孔隙水压力对浅埋土质隧道的塌落范围、塌落土体的重力及支护力有着显著的影响;孔隙水压力对塌落范围、塌落土体重力的影响比较复杂,而支护力都随着孔隙水压力系数的增大而增大;不同参数对浅埋土质隧道的塌落范围、塌落土体的重力及支护力的影响规律不同。新方法可为浅埋土质隧道的设计优化提供理论支撑。     

富水软弱地层地铁隧道浅埋暗挖施工技术

浅埋暗挖法在深圳地铁一期工程 2 3标区间隧道施工中成功运用 ,其中地表降水、旋喷止水帷幕、天桥基础托换和地质超前预报等技术都在含砂、含水、软土地层中成功实施 ,隧道顺利通过富水软弱含砂地层及两座人行天桥 ,施工进度、安全性和施工质量都得到保证 ,并有效地控制了地表沉降 ,取得了很好的经济效益。对各项技术措施、施工工艺及技术难点进行了分析 ,指出该技术在富水软弱地层中广阔的应用价值和前景     

上软下硬岩质地层浅埋大跨隧道松动压力计算

针对现有方法在上软下硬岩质地层中浅埋大跨隧道松动压力计算方面存在的问题,通过离散元数值模拟和正交试验,分析了围岩的松动破坏机制、风化层厚度和岩体中节理分布状态对隧道松动区形状和范围的影响规律及敏感性。结果表明：影响松动区的主要因素依次为风化层厚度、隧道埋深、贯通倾斜节理的倾角和间距、风化层水平节理间距;松动区可分为拱形和塌穿形两种类型,其边界曲线分别可用抛物线和乘幂函数近似表示。针对塌穿形松动区,通过回归分析建立了地表松动宽度和拱顶松动土条水平长度的计算公式。按照应力传递原理,在松动区内以梯形微分岩土条为对象,通过分层积分,推导出可反映节理产状和风化层厚度影响的浅埋大跨隧道围岩松动压力计算公式。工程实例计算表明,与现有方法相比,所提方法计算的松动压力值最小。     

三峡库区奉节库岸崩坡积物旋喷改性试验研究

利用高压泥浆泵将纯水泥浆以高速喷射流切割周围松散岩土体，使水泥浆与岩土体搅拌混合，达到改良岩土体性质提高其强度的目的。试验表明，通过高压旋喷注浆对崩积体地层进行改性技术试验后，岩土体工程力学性能有较大提高，旋喷固结体抗压强度平均值为1．99MPa，远远高于岩土体强度；旋喷固结体具有稳定的加固效果并有较好的耐久、耐侵蚀性能。声波测试显示灌浆孔周围动弹模量有明显提高。微观分析表明，加固体的抗崩解性能强，有一定的化学稳定性。但旋喷固结体抗剪性能较差，微孔隙还比较发育，设计时应扬长避短，可考虑在浆液中添加适量的补强、抗蚀成分(石膏等)，以进一步提高桩的抗剪强度和抵抗化学侵蚀的能力。高压旋喷注浆能适用于三峡库区内松散堆积层工程地质性质改良，主要用于增加地基强度、增加土的摩擦力及固着力、防止洪水冲刷、降低土的含水量和防渗帷幕等工程。     

钻孔灌注桩压浆后浆液沿桩侧上升高度及其对桩周土的作用方式研究

在后压浆过程中,普遍存在浆液沿钻孔灌注桩上升的现象。在压力作用下,浆液沿着桩土间软弱层向上运动,对桩侧土进行挤压,在使桩径扩大的同时,对桩周土进行加固。通过对后压浆作用机制进行分析,利用宾汉流体的本构方程与运动方程推导出浆液上升高度的计算公式;应用圆柱孔扩张理论,分别推导出桩周土处于弹性状态和弹塑性状态时的径向位移计算公式。计算结果与实际工程的实测结果进行对比,基本吻合。     

高压旋喷桩复合土钉墙Plaxis有限元分析

根据高压旋喷桩复合土钉墙研究现状,提出了有限元数值分析软件Plaxis8．2选择理由,论述了土体本构模型选择原则,支护结构材料模型选择原则,参数取值原则,分步计算过程原则。重点给出了高压旋喷桩、土钉、砼面层相关参数的计算公式。通过代表性的示例研究了高压旋喷桩贡献作用规律。最后通过基坑支护实例,介绍了该程序在高压旋喷桩复合土钉墙设计方面的应用和验证情况。     

偏压软弱围岩隧道开挖顺序比较研究

针对偏压软弱围岩隧道预留核心土法不同开挖顺序造成围岩不同变形量的问题,结合洞头山工程实例,运用现场监控量测结合MIDAS数值模拟的方法,分析比较偏压软弱围岩隧道在不同开挖顺序下各阶段围岩位移变形量。研究表明:开挖顺序的改变能够有效减小隧道各部围岩变形量,且减小程度从大到小的岩体位置依次为浅埋拱腰处、浅埋拱脚处、深埋拱腰处、深埋拱脚与拱顶;拱浅埋侧最大主应力明显减小。因此对于偏压软弱围岩隧道先开挖深埋侧比先开挖浅埋侧更为安全合理。研究成果为隧道信息化施工提供依据,也为洞头山及具有类似地质地形情况的隧道施工提供借鉴与指导。