顶管施工对相邻平行地下管线位移影响因素分析

顶管施工引起的管道周围土体移动会对相邻地下管线造成危害。采用三维有限元方法分析了顶管施工引起的相邻平行地下管线的位移,研究了注浆、纠偏、离顶管距离的远近、地下管线埋深、管线与土体弹性模量比及不同管材对地下管线位移的影响。计算结果表明,注浆与纠偏压力越大,地下管线的位移越大;地下管线距离顶管越远,引起的位移越小;地下管线弹性模量越小,产生的位移越大。     

黏土地层盾构隧道临界注浆压力计算及影响因素分析

合理选择注浆压力是确保盾构隧道壁后注浆效果良好的前提。假定在黏土地层中,壁后注浆先对周围土体产生压密效应,当注浆压力超过一定值以后,浆液开始劈裂土体。为得到最优注浆压力,基于弹塑性理论,推导了考虑浆体无限扩张时的注浆压力上临界值计算式;将接头螺栓的抗剪效应与注浆对管片产生的压力结合起来,推导了考虑螺栓剪切破坏的注浆压力上临界值计算式;基于主、被动土压力公式,提出了保持地层稳定的注浆压力上、下临界值计算式。在此基础上,提出了最优注浆压力计算方法。通过工程实例,分析了土体的弹性模量、黏聚力、内摩擦角、初始地下水压,及隧道埋深对临界注浆压力的影响。结果表明：临界注浆压力与土体弹性模量、黏聚力、内摩擦角、初始地下水压,管片结构性能以及隧道埋深等因素有关;上临界值随着土体弹性模量、黏聚力、内摩擦角、初始地下水压及隧道埋深的增大而增大;下临界值亦随隧道埋深的增大而增大。     

基于黏度时变性的桩端压力浆液上返高度模型及工程应用

桩端后压浆浆液上返高度对后压浆桩承载力的计算影响较大。基于幂律型流体的黏度时变性特征,推导了考虑黏度时变性的桩端压力浆液上返的理论计算公式,并给出了参数的确定方法及成层土中浆液上返高度的迭代算法;结合台州湾大桥的接线工程,利用电磁波CT对桩基后压浆的加固效果进行了探测分析。结果表明,采用浆液沿压浆管道阻力损失的拟合值并考虑黏度时变性得到的浆液上返高度的计算结果与实测结果基本吻合且偏于安全,而忽略黏度时变性得到的计算结果偏大,会对后压浆桩的承载力设计造成不利影响。此外,电磁波CT能观测到桩体、水泥浆加固体及土体的分布情况,且能推测出水泥浆液在桩端的扩散范围和沿桩身的上返高度,可用于评价后压浆桩的压浆效果。研究成果可为后压浆桩的设计和效果检测提供参考和指导。     

钻孔灌注桩桩侧泥皮分布对桩承载性状影响研究

泥皮的存在会使灌注桩承载力降低,由于受施工工艺、方法以及现场条件影响,泥皮并不全部分布于整个桩壁四周,而是存在于部分区域。用折减桩土接触面参数的方法来模拟泥皮作用,对不同高度分布的泥皮进行数值方法模拟,分析不同泥皮分布高度对灌注桩的承载性状影响。计算结果表明,泥皮分布高度越高,荷载-沉降曲线越陡,拐点位置不断前移,当泥皮性状比α=0.8时,极限承载力损失约在5%~25%,当α=0.6时,极限承载力损失约在5%~50%。泥皮分布高度对桩侧摩阻力的影响与上部荷载作用下泥皮性质能够提供的极限摩阻力有关;有泥皮存在的部位,桩身轴力传递速率明显加快,泥皮分布高度越高,桩身轴力传递速率越快,且越向下部,泥皮分布高度对轴力的影响越大;泥皮分布越高,桩侧摩阻力就越容易达到极限摩阻力,导致泥皮分布越高,桩端阻力越大。     

印尼软土地区后注浆钻孔灌注桩现场试验研究

后注浆钻孔灌注桩在软土地区工程中应用广泛,但对后注浆灌注桩承载特性的理论研究仍滞后于工程实践。依托印尼软土地区某工程,开展不同桩长普通钻孔灌注桩和后注浆钻孔灌注桩的现场试验。结果表明,后注浆钻孔灌注桩极限承载力是同条件下普通钻孔灌注桩的1.20～1.26倍,后注浆灌注桩的回弹率和弹性变形相应增加;研究区地质条件下后注浆水泥浆液上返高度约为12.4～13.8 m,桩端以下水泥浆下渗深度约为1.3～2.1 m（约为桩径的1.6～2.6倍）;后注浆灌注桩水泥浆上返高度以下桩侧和桩端以下岩土层的标贯击数较压浆前均显著提高,后注浆导致的桩侧摩阻力和桩端阻力的提高是钻孔灌注桩承载性能提高的主要因素。研究成果对指导印尼软土地区后注浆设计和施工具有一定的借鉴意义。     

盾构法隧道施工对邻近摩擦单桩影响的研究

采用对隧道洞室周边及开挖面的土体施加由盾构机引起的各种荷载的方法模拟盾构施工,通过变化隧道埋深、隧道数量及开挖顺序研究盾构法开挖隧道对邻近摩擦单桩的影响。计算结果表明,隧道与桩的水平距离不变时,隧道埋深存在一个临界值,当隧道埋深为此临界值时隧道开挖引起的桩顶沉降、桩身侧移最大;隧道埋深较小时,隧道开挖会使桩产生较小的上移;隧道与桩的水平距离缩小相同值时,隧道埋深越小,开挖引起的桩顶沉降增加量越大;双隧道开挖引起的桩顶最终沉降量大于单隧道开挖引起的桩顶最终沉降量;双隧道同时开挖引起的桩顶沉降量、桩顶最大侧移大于双隧道先后开挖引起的桩顶沉降量、桩顶最大侧移;无论是同时开挖还是先后开挖,垂直双隧道引起的桩顶沉降量明显小于平行双隧道引起的桩顶沉降量。     

水平低周往复位移下单桩-土相互作用试验研究

整体式桥台无伸缩缝桥梁（以下简称整体桥）桩基应设计为柔性桩,以保证较好的抗水平变形能力。但是,我国相关规范中判别柔性桩的算法主要应用于单向水平受荷桩,可否沿用至整体桥桩基还有待验证。为此,本文根据一种特殊设计的桩身变形测量方法,对三根埋深不同的混凝土模型桩进行了低周水平往复位移下的拟静力试验,研究单桩-土体系的抗震性能和相互作用机理。研究表明,水平往复位移下,混凝土桩在埋深3D～6D范围内开裂;桩的埋深越大,桩身挠曲程度越大、变形特征点位置也越深、桩-土体系的抗弯刚度也越大、水平极限承载力也越高、抗震性能也越强。研究还表明,桩-土体系进入弹塑性阶段后,柔性桩的水平工作性状将逐渐向刚性桩退化。另外,在判别整体桥桩基的水平工作性状时,我国相关规范中的规定偏不安全。实际工程中,建议以Broms方法进行参考计算。     

盾构施工引起地表固结沉降问题的研究

将隧道周围土体视为均质连续各向同性的饱和弹性介质,采用保角变换的方法将含有隧道的半无限平面映射为同心圆环计算域。根据Terzaghi-Rendulic二维固结理论,建立隧道在不透水的情况下周围土体超孔隙水压力分布的控制方程。然后,采用分离变量法计算得到土体超孔隙水压力分布的解析解,最后,根据弹性理论计算得出隧道中线上方地表固结沉降的计算公式。结合算例,分析盾构施工扰动程度、土体渗透系数、土体弹性模量及隧道埋深等因素对隧道中心上方地表处固结沉降的影响。研究结果表明,地表固结沉降的增加值与隧道外侧初始超孔隙水压力值C0的变化量成正比例关系,施工扰动程度越大所引起的固结沉降越大;土体的渗透系数越大固结沉降速度越快,但土体的渗透系数与最终的地表固结沉降量无关;土体的弹性模量越大,最终的地表固结沉降量越小;隧道埋深越深,地表固结沉降所需时间越长,最终的地表固结沉降量也越大。     

考虑时变性影响的盾构壁后注浆浆液固结及消散机制研究

在盾构管片壁后注浆时,由于浆液渗透压的存在,浆液会向外渗透,浆体本身逐渐固结,作用在管片上的注浆压力逐渐消散。考虑到浆液往周边地层渗透过程中由于黏度的变化会引起地层渗透系数的变化,推导了基于浆液黏度时变性的浆体固结变形方程和浆液压力消散方程,分析了浆液固结、消散及浆液压力沿管片外壁分布规律,为精细化分析施工阶段管片受力提供了计算依据。计算结果表明：浆液从注浆口喷出后,浆液黏性的增大使浆液流动性减小,注浆压力消散幅度减小,浆液消散持续时间变短。浆液配比与围岩渗透系数变化对注浆压力消散幅度及消散持续时间存在一定影响。现场实测结果与理论计算结果较为一致。在进行壁后注浆时,应充分考虑时变作用下浆液消散作用的影响。     

砂卵石地层隧道深孔预注浆试验研究

砂卵石地层是一种结构松散、无胶结、成拱性差、渗透性强、自稳能力低的地层,目前在此类地层浅埋暗挖隧道施工中所采取的施工工艺和方法仍不尽完善,如施工时与之配套的深孔预注浆成孔工艺、注浆材料选择、浆液配比、注浆压力及注浆量参数等均无成熟的经验供施工借鉴和参考。基于北京地铁九号线工程浅埋暗挖试验段的工程背景,进行砂卵石地层条件下的深孔预注浆试验,对比分析五种成孔方法、两种注浆方式——前进式和后退式注浆方式,在钻进成孔效果、钻孔效率、注浆压力、注浆量、浆液配比、注浆加固效果等方面的规律和不同特点,提出适合砂卵石地层条件下的深孔预注浆方法。研究成果为北京地铁九号线工程的后续施工以及类似地层深孔预注浆施工提供了有益的借鉴和参考。     

超长灌注桩桩-土界面剪切试验研究

为研究超长灌注桩桩侧与土体接触界面的剪切力学行为,采用大型界面剪切仪,开展混凝土与粉质黏土、粉细砂土接触界面剪切试验。针对钻孔灌注桩泥浆护壁施工特点及后注浆工艺的应用,在混凝土与粉细砂土界面设置膨润土泥皮或膨润土泥皮与水泥浆,以研究泥皮及存在泥皮时注浆对界面剪切性状的影响。试验结果表明：界面剪切应力随剪切位移增加逐步达到极限值,之后,剪切应力保持基本不变或出现软化现象;土体类型及法向应力大小对界面剪切力学行为具有较大的影响;粉细砂土-混凝土界面摩擦角与土体有效内摩擦角相近,存在泥皮时,界面摩擦角降低达40%,泥皮的润滑作用较大地削弱了界面的剪切性能;存在泥皮情况下,注浆后界面摩擦角较泥皮界面提高近1倍,水泥浆的注入不仅消除了泥皮产生的不利影响,也有利于进一步改善界面剪切性能,提高其抗剪强度;泥皮及注浆对界面剪切应力与剪切位移关系亦有较大的影响;界面剪切作用对土体具有一定的影响范围,并在接触界面附近土体中逐渐形成剪切破坏带,剪切过程中界面呈现出由剪切位移阶段逐步过渡至剪切滑移阶段;此外,在剪切过程中,不同界面类型的土体变形存在较大差异。     

灌注桩后压浆技术的工程实践

钻孔灌注桩的孔底沉渣和桩侧泥皮限制了灌注桩的应用,而灌注桩后压浆技术的应用,较好地解决了这一难题。结合工程实际,叙述了后压浆技术的施工技术要点和施工控制措施,分析了影响注浆管“开塞”的因素及确保成功“开塞”的技术措施。     

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。     

钻孔灌注桩后注浆加固机理及其应用

钻孔灌注桩后注浆技术具有缩短桩长、提高承载力、减少桩数、保证桩基质量及节约造价等优点。通过工程实例,阐述了桩端、桩侧复式后注浆的加固机理、承载力的经验计算、控制要点及防治措施。     

基于Winkler模型的有效桩长研究

有效桩长的定义有基于承载力角度和沉降角度两种方法,由于影响因素的多样性,有效桩长的研究比较复杂。运用桩顶刚度控制法确定有效桩长。基于Winkler地基模型,以荷载传递法为工具,推导出双层土的桩顶刚度计算公式,并对有效桩长影响因素进行了分析。结果表明,桩径的增大有效桩长增加;土层刚度比(第二层土刚度与第一层土刚度之比)增大有效桩长减小;桩端刚度的增大对有效桩长的影响都不明显,第一土层厚度的增加在一定范围内对提高有效桩长是有用的     

钻孔灌注桩桩端桩侧压浆新工艺的应用

通过钻孔灌注桩桩端桩侧高压注浆新工艺在上海地区的首次试用及试桩资料的分析比较，探讨了该新工艺方法提高单桩垂直承载力的机理，强调了长径比较大的钻孔灌注桩采用桩端压浆，特别是桩侧压浆，对于提高单桩垂直承载力具有明显效果，。并详细介绍了该新工艺的施工方法。     

高压注浆加固造成铁路路基隆起的原因分析

高压旋喷法施工造成路基、地面抬升,是地基处理过程中较常见的现象。分析上海地铁9号线高压旋喷施工造成铁路路基隆起的工程实例,将路基变形过程和注水试验进行对比,得出了注浆过程满足土体注水膨胀原理;同时由于桩周产生的压力远大于土体所能承受的孔隙水压力,使破坏的土体挤压进路基底部,加大了隆起量。通过调整施工参数,可改变土体注水膨胀的本构定律与桩周压力公式中相关变量,从而减小隆起量;并提出了调整施工进度、工艺等相应的处理方案。     

超厚细砂地层大直径后压浆桩荷载传递计算与分析

为了研究超厚细砂地层大直径后压浆桩的荷载变形特性,基于石首长江公路大桥8根大直径钻孔灌注桩现场静载荷试验结果,分析大直径后压浆桩的荷载传递特性,采用BoxLucas1函数的荷载传递模型,在考虑浆泡半径和桩身水泥结石体厚度的基础上建立了后压浆桩荷载-沉降关系的计算方法,并给出了不同土层桩侧、桩端增强因子经验取值范围,通过工程实例验证了方法的合理性;基于实际工程通过改变桩长及桩径,进一步计算分析超厚细砂地层大直径桩承载特性的变化规律。结果表明,该方法能较好地给出后压浆桩荷载-沉降关系的范围,可采用计算结果的下限作为工程设计使用;大直径桩承载性能随着桩长或桩径增加逐渐提高,桩径一定时,大直径桩的承载性能提高幅度随着桩长增加而逐渐趋于缓慢,且桩长达到一定值时,端阻所占比例几乎为0,表明通过增加桩长来提升大直径桩的承载性能受到有效桩长的影响;而桩端、桩侧组合后压浆技术能改善大直径桩的有效桩长问题,并能显著地提高大直径桩的极限承载力和端阻力所占比例。     

桩端后注浆对大直径灌注桩影响的现场对比试验研究

基于郑州三环快速路工程开展的6个场地19根大直径灌注桩现场足尺试验,通过对比分析后注浆桩与未注浆桩实测结果,研究桩端后注浆对大直径灌注桩承载变形性状、荷载传递规律、桩端承载特性及桩侧摩阻力发挥性状的影响。结果表明,桩端后注浆条件下大直径灌注桩承载变形性能明显提高,且提高幅度受注浆龄期影响较为显著;在黄河中下游以中密～密实粉土、粉细砂及可塑～硬塑粉质黏土为主要冲积地层中桩长40 m左右的大直径灌注桩表现为摩擦型桩,但相比于未注浆桩,桩端后注浆桩传递至桩身下部及桩端的荷载更小;桩端后注浆在桩端下形成水泥沉渣坚硬固结体,有效地处理了桩端沉渣问题,且通过渗透劈裂作用,形成深度可达1 m的网状分布的水泥胶结体,加之对桩端土层的压密效应,显著提高了桩端支承性能与承载刚度;桩端后注浆显著提高大直径灌注桩桩侧极限摩阻力发挥水平,并降低了桩侧极限摩阻力对应的桩土相对位移,使得大直径灌注桩在较小的沉降下表现出较高的承载能力。     

混凝土灌注桩桩头渗水的处理及预防措施

混凝土灌注桩桩头渗水对桩体混凝土受力和基底防水产生影响,对混凝土结构中的钢筋造成腐蚀。结合工程实例,对桩头渗水产生的原因进行分析,主要有操作经验不足、责任心不强,灌注器具不合格,混凝土质量指标不符合要求,灌注接近结束时拔管速度过快、灌注终了超灌高度测量不准,基土含水量高、水压大等;出现桩头渗水可采用人工剔除或注浆封堵处理;介绍了预防措施,包括加强作业人员培训,强化灌注器具检查,严控混凝土质量,重点监管终灌时的状态,做好基坑内降水工作等。