超大直径土压平衡盾构施工对环境影响的现场监测研究

软土地层中盾构法隧道施工对周围环境影响的控制是施工中最为关心问题。依托上海迎宾三路?14.27 m土压平衡盾构隧道工程,通过在试验段布设监测断面、调整施工参数,研究超大直径土压平衡盾构施工诱发的地表沉降分布和发展规律。通过分析发现,超大直径土压平衡盾构施工中土舱压力和同步注浆参数的设定决定了地表沉降的发展规律,其中同步注浆的参数设定对于控制地表沉降起关键作用。同步注浆填充效果不佳会导致盾尾上方较大范围内地表沉降发展明显,距离盾尾越近,沉降速率越大,而填充效果较好时,地表沉降可以得到有效控制,Peck公式比较适于盾尾间隙填充效果不佳的情况。另外,监测数据揭示,盾构停推过程中超孔隙水压力逐渐消散,地表沉降持续发展,距离盾尾越近的位置地表沉降发展速率越大。     

水中超深大沉井施工期间侧压力现场监测研究

以目前世界规模最大沉井基础——沪通大桥29#沉井的施工为背景,对沉井整个施工过程开展现场监测试验,分析监测数据,得出朗肯静止土压力理论和规范算法与实测数据相比存在较大误差。采用折线分布推算也因侧压力影响因素较多,分布规律复杂,所得结果较差。再分别对沉井下沉和接高施工期间侧压力的大小和分布特性的影响因素进行研究,得出了侧压力在沉井下沉阶段和接高阶段的主要影响因素为沉井倾斜、沉井埋深、外井壁台阶设置和压力松弛影响范围。通过对比分析,对各种因素的产生原因和影响机制进行了说明。在消除沉井倾斜对水中超深大沉井侧压力影响后,确定了侧压力在沉井侧壁上沿深度的分布形式,并建立侧摩阻力计算模型。     

最小钻压与岩石压入硬度的试验研究

维持孕镶金刚石钻头的正常钻速,需给钻头施加一个最小钻压。该钻压值随岩石压入硬度值的提高而增大;随钻头转速的提高而增加。通过对13种岩石的测试和同归计算,得出了最小钻压随压入硬度变化的表达式: P_(min)=44.3168+0.2633H_y     

压入式通风掘进面有害气体浓度扩散数值模拟

采用大型有限元软件ADINA的CFD模块,对压入式通风条件下掘进隧道的有害气体浓度扩散进行了三维空间数值模拟,得到了隧道内的风流结构分布,即在工作面附近存在涡流,涡流中心有害气体浓度最高。结果表明,涡流对扩散有明显的滞留作用。与理论分析相结合,得到了有害气体浓度随通风时间的变化规律,为实现隧道掘进面有效通风提供了理论基 础。     

冻结法施工旁通道的冻土压力现场监测方法

冻结法广泛用于盾构隧道的旁通道施工,但设计上对于冻结引起的作用在隧道上的冻胀力还没有明确取值方法,其主要原因之一是缺乏现场测量数据。以上海长江隧道的旁通道施工为背景工程,采用新型土压力计监测。首先介绍了PAD式土压力计的基本特征和安装方法,然后介绍了自动数据采集和测点设置原则,接着通过实例重点说明电缆保护的重要性和保护措施。上述监测工作保证了全部5个土压力计的正常工作,并获得了有效的实测数据。数据显示,冻结工法造成的最大荷载增量远小于预期值,这主要是由于施工上设置了泄压孔,从而减少了作用在管片上的冻胀力     

盾构隧道施工对临近桥桩影响数值及现场监测研究

随着城市内地铁盾构区间隧道临近城市道路桥桩工程的增多,急需研究盾构隧道临近桥桩施工对桥桩的变形影响问题。采用有限元数值计算方法,结合盾构隧道穿越桥桩实际工程,建立了盾构隧道施工对临近桥桩影响的数值分析模型,模拟盾构隧道施工,对盾构隧道穿越临近桥桩的桩体沉降、桩体侧移、地表沉降进行了数值分析研究,盾构隧道穿越时及穿越后桩体沉降、桩体侧移、地表沉降控制结果较为理想,桩体处于稳定状态。结合现场监测成果,对数值计算结果和监测结果进行对比分析,表明采用的数值分析计算模型、参数取值对盾构隧道施工对临近桥桩影响的模拟是可靠的,可以运用文中的数值计算方法预测后续盾构隧道施工引起临近桥桩沉降、桩体侧移和地表沉降结果。     

真空堆载预压法控制高速公路软土地基沉降的现场监测试验分析

真空堆载预压法具有真空预压和堆载预压双重加固效果,真空预压产生的侧向收缩变形与堆载产生的侧向挤出变形相抵消,保证了上部路堤的稳定性,加速地基土的固结,提高了施工速度.依托高速公路软基处理实体工程,设置四个现场监测试验段,对完整有效的观测断面的沉降进行了全程监测.分析结果表明,真空堆载预压法加固的路基沉降量主要发生在初期和中期,沉降速率在监测初期较大、中期时达到最大值,后期的沉降量和沉降速率减小,最后阶段最大沉降速率为0.09 cm/d,小于堆载预压规定的允许值1cm/d的要求,表明真空堆载预压法加固效果显著.     

钢板桩施工振动现场监测分析

本文采用自主设计的地面振动加速度监测系统对3个不同土性场地的钢板桩施工进行了现场监测,分析了钢板桩施工过程中的地面振动峰值加速度和振动频率特性,并探讨了振动衰减规律及对周边建筑物的影响.研究结果表明:土的强度对钢板桩施工振动的影响显著,钢板桩在低阻力土体中的贯入速率快,地面振动响应弱,而在高阻力的土体中贯入速率慢,地面...     

基坑边坡稳定性的现场监测

邯郸市某基坑采用了土钉墙支护形式,开挖至7．0m见地下水,进行了基坑降水。并对地面沉降、边坡水平位移、地下水位变化以及对周边建筑物的影响进行监测,监测结果显示基坑边坡处于稳定状态,对周边建筑物影响非常小。     

土压式盾构施工中地下水出渗机理研究

针对土压平衡式盾构机在高水头强透水地层掘进工程中，排土器出口易出现地下水渗出的现象进行了理论研究。通过建立地下水在盾构机内的渗流计算模型，提出了判别地下水渗出发生与否及其出渗量大小的方法，阐明了盾构施工中发生地下水出渗的机理。利用这一模型计算了出渗发生时地下水流失情况，对影响出渗发生的各相关参数进行了分析，为施工中克服和避免这一现象提供了理论依据。     

沉井下沉过程的运动学特性与下沉控制研究

软土地层中沉井下沉影响机制复杂,现有的理论研究主要基于沉井的受力特性开展下沉分析,沉井下沉过程中的运动学特性缺乏科学系统的阐释。对沉井下沉运动过程进行分析,建立沉井下沉力学模型,推得沉井下沉过程的运动学方程,揭示了沉井下沉的运动学特性和影响机制。并结合实际工程案例验证了该方法的合理性和正确性。研究结果表明,沉井下沉具有典型的下沉加速及下沉减速阶段;沉井下沉施工引起的初始下沉不平衡力F1是影响下沉运动特征的重要因素,也是下沉运动控制的首要因素;调整反映土层及沉井结构特征的参数b1是预防沉井突沉的有效手段。     

超大型沉井首次接高受力及变形规律初探

依托马鞍山长江大桥南锚碇沉井的首次接高,对其竖向沉降、隔墙墙底土压力和隔墙底板受力情况进行了监测。结果表明,超大型沉井兼有条形基础的特点和整体工作性能,能够承受较大的竖向变形,与单纯考虑地基承载力相比,更适合于按变形控制接高。沉井接高时普通隔墙下的土压力小于分区隔墙,并且普通隔墙下部土体会先达极限承载力,后续接高产生的荷载转而由分区隔墙（或井壁）来承担。沉井首节混凝土浇筑就已决定了隔墙底板的应力大小和分布情况,后续接高不会再引起大的改变;隔墙底板中间部分受力较小,外围拉应力较大,通过井壁外土体的密实回填可有效降低此部分拉应力。     

沉井侧壁摩阻力室内试验研究

沉井侧壁摩阻力的大小和分布是沉井结构设计以及助沉方法选择的依据。目前,其计算方法带有较强的经验性,计算结果与实际情况往往存在较大差异。为了进一步认识和掌握其分布规律,研制了能够直接测量沉井侧壁阻力的微型摩阻力仪,并对其准确性、稳定性和可靠性进行了验证;然后,利用该仪器以及静态应变测试系统等电测设备开展沉井下沉阻力的模型试验。试验表明：随着入土深度的增加,沉井侧壁摩阻力的变化特征可分为3个阶段,在第1阶段,侧壁摩阻力随深度的增加接近线性增加;在第2阶段,随着深度的增加,侧壁摩阻力总体仍是上升的,但其上升速率则有所降低,在下沉一定深度后,摩阻力达到峰值;在第3阶段,侧壁摩阻力随入土深度的增加而逐渐减小。运用极限分析理论,对上述变化规律的原因进行了分析。上述试验及分析成果可作为现场原位测试数据的补充,两者共同为沉井下沉阶段的侧壁摩阻力计算研究提供基础数据支持。     

武汉鹦鹉洲长江大桥北锚碇施工变位分析

武汉鹦鹉洲长江大桥主桥为3塔4跨悬索桥,其北锚碇采用圆形沉井形式,施工前在周围预先制作圆形地下连续墙。考虑到沉井下沉对邻近建筑物和构筑物的影响,根据沉井施工工况,结合现场实测监控数据,采用MIDAS-GTS建立三维计算模型进行有限元分析,主要讨论三维计算模型所得关键测点的位移值与实际测量值的吻合情况,在指导现阶段施工的同时,预测后续工况对周围建筑及长江大堤的影响,同时先后分析沉井下沉过程对圆形地下连续墙变形的影响。计算结果表明,关键测点的变形计算值与实测值结果比较吻合,计算误差基本在5%~30%,施工可有效地避免对周围建筑物和长江大堤不利影响;地下连续墙变形会随沉井下沉而增大,但收敛趋势明显。该计算模型对沉井下沉的姿态控制具有参考价值。     

沉井下沉过程刃脚的极限土阻力分析

考虑刃脚形状和切土深度,建立沉井下沉过程中极限土阻力的近似计算模型。基于Prandtl问题的滑移线场理论,建立考虑刃脚切土深度和刃脚形状的近似滑移线场,并导出平面应变和圆形沉井轴对称问题极限承载力系数的计算公式。对于平面应变问题,承载力系数Nγ等于两部分之和,即不考虑切土深度时刃脚踏面和考虑切土深度时刃脚内侧倾斜面对承载力的贡献,前者及其他两个承载力系数（黏聚力和超载项）与不考虑刃脚切土深度由Prandtl承载力机制所得的结果相同。刃脚的切土深度、踏面宽度和倾斜角是影响极限土阻力的重要因素,忽略刃脚切土深度及其范围内刃脚倾斜面与土的作用将导致极限土阻力的计算值明显偏小。分析结果表明,承载力系数随刃脚切土深度和刃脚倾斜角的增加而显著增大;若土体强度较高,刃脚倾斜角的大小对极限土阻力的影响更加显著。     

大直径超长灌注桩设计方法分析

采用静荷载试验并通过承载力和桩基沉降的计算,讨论了大直径超长灌注桩的设计方法.大直径超长灌注桩Q-S曲线没有明显的特征点,呈缓变形;桩顶沉降由桩身弹性压缩、桩侧荷载和桩端荷载引起的桩端土体压缩三部分组成.分析结果表明,以位移控制方法来确定大直径超长灌注桩的承载力,一般取S = 0.01D时的试验荷载为设计承载力;桩身弹性压缩量对桩顶沉降影响较大,利用弹性理论法计算单桩沉降值比试验值偏大,设计时需以静载试验为主.     

大型圆形沉井结构应力及其周边沉降计算

根据武汉鹦鹉洲长江大桥北锚碇大型圆形沉井结构特点与工程地质条件,结合施工现场沉降监测控制点的实测数据,采用大型有限元计算程序ADINA建立了三维计算模型,对沉井结构及其周围的地下连续防护墙进行了有限元分析,分析了沉井在下沉与封底过程中其结构自身的应力分布与变形情况,并探索了沉井在下沉过程中对周边邻近高层建筑与堤岸构筑物的影响。计算研究结果表明:沉井外围的地下连续防护墙主应力会随沉井的下沉而相应地增加,在沉井封底后其变形主要出现在上部和底部;而沉井在下沉过程中其结构底部的刃脚、十字隔墙、十字隔墙与环形井壁结合处均会出现较大拉应力;沉井的周边土体沉降量会随下沉深度而相应地增大。在沉井封底完成后测点的沉降理论计算值与实际监测值比较吻合,一般计算值较监测值稍小:二者的差值在邻近高层建筑的沉降控制测点为-1.22~-0.88 mm;而在附近的长江大堤处的关键测点为-1.27~0.64 mm。该计算模型对锚碇沉井下沉过程的沉降控制具有参考作用。     

饱和软黏土地基静压管桩承载力时间效应试验研究

对饱和软黏土地基中的静压管桩进行隔时复压试验发现,复压起动压桩力在沉桩25 d后的增长幅度达2.5倍以上,且前期增长较快而后期较慢。理论分析及试验对比证明,利用隔时复压起动压力作为静压桩极限承载力是合理的,而且可以观察到承载力短期内的变化,是进行承载力时效性研究的有效试验途径,分析后认为承载力的增长主要是由于桩侧黏土抗剪强度的提高所致。通过修正得到黏土层桩侧单位面积侧阻力的增长曲线,回归分析得出3种不同的预测公式,对比发现基于对数函数的预测表达式更接近实际情况。