旋挖桩斗式集渣两翼钻头扩底成孔施工技术

旋挖桩以其施工安全、快速、利于环保、机械化程度高、施工方便等优点广泛应用于建筑物基础工程。国内目前旋挖桩多采用机械旋挖成孔且成孔直径上下一致。为获得较大的桩基承载力,本文介绍了在常规旋挖钻机成孔工艺的基础上,当旋挖钻机钻孔至设计底标高后,将传统的一径到底旋挖钻头更换为自行研制的斗式集渣两翼扩底钻头进行扩底成孔施工,以达到机械旋挖扩底的目的,从而有效增加了桩端承载面积,单桩承载力或抗拔力显著增加,大大降低了桩基费用。     

输电线路掏挖基础极限上拔承载力变分解法

针对输电线路掏挖基础极限上拔承载力问题,根据塑性极限平衡原理,假设基础周围土体发生整体剪切破坏并服从Mohr-Coulomb破坏准则,建立静力学平衡方程式,并结合变分法原理求解不同加载条件下基础的极限抗拔力。通过变参数计算,分析土体强度及基础埋深比对中心上拔、偏心上拔及倾斜上拔时基础极限上拔力的影响。经归一化处理,分别给出水平力和弯矩存在对基础抗拔力折减的影响系数。当归一化弯矩与上拔力比值Nm 0.4时,? m减小速度放缓。相对于内摩擦角,黏聚力变化对? m的影响更明显。水平力影响系数? h同时受到土体内摩擦角、黏聚力以及基础埋深比的共同影响,规范建议值较变分解法的计算结果偏大。通过与规范公式法计算结果及试验结果进行对比,验证了所提方法的合理性和准确性。研究结果为偏心上拔及高露头基础顶部作用水平荷载时基础抗拔承载力的计算提供参考。     

旋挖钻进技术在澳门地下重型停车场工程中的应用

澳门地下重型停车场工程地段属人工堆填整平的山丘地形，地层结构从上而下为杂填土、冲积沙层、风化程度不同花岗岩带，使用旋挖钻机进行钻孔灌注桩施工时，因地层岩性因素，易出现漏浆、孔壁坍塌及埋钻事故。通过选用适岩性不同的钻头、合理埋设钢护筒位置、调配性能适宜的泥浆及规范混泥土灌注流程，保证了旋挖钻机在成孔过程中孔壁的稳定性，解决了塌孔埋钻问题，提高了钻孔灌注桩的成孔效率。     

浅谈全套管旋挖扩大头灌注桩施工工艺

旋挖钻机在厚砂卵石等复杂地层中旋挖成孔施工中,常会出现孔壁坍塌、混凝土超灌、沉渣难以控制等问题,影响施工质量和施工进度。以漳州旧花山溪干涸河道桩基工程为例,该区砂卵石多、微风化孤石大,且地下水丰富、水位高,施工条件复杂,为防止出现上述事故,采用了旋挖钻进全套管施工方法:使用大功率液压全回转套管钻机;设计了放置钢套管钻机驱动钻进、旋挖机掏土、扩底钻进、气举反循环清孔等主要工艺流程;并就垂直度纠偏、地下障碍物处理、防止孔壁坍塌等提出了解决方案。该项工程施工表明,全套管旋挖扩大头灌注桩施工工艺可克服砂卵石层施工难题,提高工程质量,缩短施工工期。     

非开挖水平孔的孔壁稳定性分析

土体水平钻孔孔壁稳定是非开挖成孔的关键,也是人们一直关心的的重要问题,严重的孔壁失稳将引发周围环境的动力破坏。本文采用有限元数值模拟技术着重研究孔壁周围土体应力应变场的变化对孔壁稳定的影响程度。探讨钻进过程中孔周土体应力分布和发展规律,分析孔壁稳定的条件和影响因素,可以为土体水平钻孔的施工和设计提供更可靠的依据。     

基于工程实例对北京地区卵石地层人工挖孔桩安全防护措施的探讨

正卵石地层属于典型的力学不稳定地层,人工挖孔过程中孔壁土体容易疏松和坍塌,部分卵石可能会处于孔壁轮廓线上,若粒径过大,需视具体情况谨慎处理,否则贸然挖除大粒径卵石或漂石会导致孔壁大面积塌方,同时在人工挖孔桩施工过程中作业人员存在窒息中毒的可能,风险极大(王炜等,2011;潘秀明等,2012)。本文结合具体工程实例提出在北京地区卵石地层上人工挖孔桩施工的关键技术和安全防护措施,对含大漂石、卵石地层人工挖孔成桩具有重要的参考价值。     

基于透明土的隧道开挖面稳定性试验研究

针对地表下隧道周围土体变形的观测困难,用熔融石英和溴化钙溶液配置透明土,提出基于透明土的盾构开挖面失稳试验研究方案,获得隧道前方纵断面土体位移矢量、沉降槽曲线和破坏模式等。试验结果表明,隧道开挖面失稳后土体变形以垂直位移为主,浅埋时土体破坏呈现“楔”形,破坏面延伸至地表,埋深增加时扰动范围向开挖面变窄,深埋时出现压力拱,扰动体呈现为筒仓形;隧道纵断面内沉降槽呈现为Weibull分布,最大沉降发生在隧道开挖面前方约（0.3～0.5）D（D为隧道半径）的拱顶处,变形主要发生在隧道开挖面前方的拱顶以上,浅埋时沉降槽从地表往下向深而窄变化,深埋时沉降槽宽度接近相同,从地表往下逐渐变深。     

潜孔锤-旋挖组合钻进技术在硬岩桩基工程中的应用

旋挖钻进技术具有经济、快捷、环保等优点,在桩基工程中得到广泛应用,但常规旋挖钻机在钻凿硬岩（抗压强度>80 MPa）时,进尺非常缓慢。为解决采用旋挖钻进技术钻凿硬岩时进尺缓慢的问题,考虑到潜孔锤具有对硬脆性岩石施工速度快的优点,探索将潜孔锤与旋挖钻机组合使用。基于官井基地滑坡治理工程中抗滑桩的施工,对潜孔锤-旋挖组合钻进成孔技术进行介绍,对其碎岩成孔机理进行分析,验证了潜孔锤-旋挖组合钻进成孔技术的可行性,可为硬岩桩基工程的施工提供有益参考。     

复杂地层方形抗滑桩旋挖成孔工艺及工程应用

为提高方形抗滑桩开挖成孔效率,研究适用于复杂条件岩质滑坡抗滑桩快速成孔的工艺,以成都东部某大型岩质滑坡101根大截面抗滑桩为对象,通过现场调查、理论分析及工程试验等方法,研究了方形抗滑桩工程成孔工艺、施工特征和不同地层成孔工艺适用体系。研究表明,研制的“旋挖钻孔+人工辅助清边”成孔工艺作业效率大大提高,在该抗滑桩工程中实施达到日平均进尺2.0 m高效率,顺利达到工期要求,进而解决了岩石成孔效率慢、工艺落后的问题;根据滑坡所处条件选择合适的施工工艺对抢险救灾工程至关重要,对于交通条件好、工期要求高的大型滑坡治理工程,优先考虑“旋挖钻孔+人工辅助清边”工艺;对于交通条件差、作业受限的小型滑坡治理工程,采用风镐开挖土体、水磨钻开挖岩石成孔工艺。     

基于统一强度理论的灰土挤密桩应力分析

采用统一强度理论对灰土挤密桩应力进行研究,分析了灰土挤密桩挤密成孔过程及土体处于弹塑性状态时孔周应力情况,得出了灰土挤密桩成孔过程的弹性解及孔壁屈服时的弹性极限荷载,并求出了孔壁均布内压与塑性挤密半径的关系式。该解考虑了中间主应力及拉压性能差异的影响,Mohr-Coulomb解是特例。其结果对于全面研究灰土挤密桩的综合作用效用,进一步节约材料有一定的参考价值。     

浅埋偏压连拱隧道施工的力学响应分析

以江西某高速公路一浅埋偏压连拱隧道为背景,用MARC有限元程序对其出口段进行了动态施工的三维数值模拟。系统研究了塑性区分布和发展、拱顶下沉、正应力与剪应力的集中和转移、中隔墙竖向应力随施工过程的变化规律。研究表明:1.非对称开挖是引起中墙偏压的最关键因素,初衬和二衬的施作对改善中墙偏压作用不大,对称开挖才是最有效途径;2.在浅埋条件下,拱顶下沉有随埋深增大而增大的趋势,位移释放在开挖完成、支护之前就已经大部分完成。3.左右洞上台阶开挖后拱顶出现拉应力区,是易坍方部位,应超前或及时支护;4.由于偏压作用,山脊一侧边墙和中墙墙踵处塑性区更发育,该侧更易失稳;5.施工完毕,隧道两侧边墙附近集中的压应力转移到二衬和仰拱上,使二者成为应力集中部位,从而改善了隧道围岩的受力状况。     

北京市轨道交通基坑工程地表变形特性

根据基坑开挖深度、地层条件的不同,对北京市轨道交通80个明挖顺作法基坑工程实测结果进行统计分析,研究确定北京砂卵石和黏性土地区深基坑开挖引起的周边地表变形规律。研究表明：基坑工程周边地表最大变形的实测结果分布形态为正态分布或半整体分布,地表沉降变形值较大;最大地表沉降的平均值约为砂卵石地区0.11%H（H为开挖深度）,黏性土地区0.20%H;地表变形与桩体向基坑内、外的水平位移值有一定的对应关系;地表沉降随插入比的增大而减小,黏性土地区基坑支撑系统刚度对地表沉降有明显的影响;北京地区基坑工程周边主要影响区约为0.6H或0.7H范围以内。研究成果可对未来北京及其他地区城市轨道交通基坑工程变形大小、安全性的预测和评估、指导基坑工程设计与施工和对防止基坑事故的发生等具有重要意义。     

深基坑开挖对武汉长江隧道影响数值模拟

以临近武汉长江隧道的华电集团华中总部研发基地基坑项目为研究对象,采用岩土、隧道结构专用有限元分析软件 MIDAS/GTS NX对该基坑施工过程中的9个施工工况进行模拟,得到基坑开挖完成后的地层、连续墙、隧道变形情况以及基坑开挖前后的隧道应力情况,并进行分析,得出模型的建立是合理可行的,且基坑开挖、支护变形带动坑外土体位移,引起临近基坑侧隧道产生水平位移最大值为4.17 mm;隧道的应力值与基坑开挖前的变化不大,在安全范围内。     

黄土隧道施工方案的数值分析

黄土隧道围岩不同开挖与支护施工方案的数值分析,对了解黄土隧洞变形破坏机理以及黄土隧洞设计施工理论具有重要意义。对黄土隧道围岩采用中壁法和双侧壁导坑法开挖各3种不同支护顺序分别进行了模拟计算,考察了各个施工工序地表最大沉降量、隧洞拱顶最大下沉量、围岩塑性区分布、衬砌单元弯矩以及岩体总应变能变化。计算结果表明,从开挖方法来说,双侧壁导坑法要优于中壁法;从支护顺序来说,滞后支护要优于及时支护。此结果可为黄土隧道工程设计施工提供参考。     

糯扎渡水电站1#导流隧洞三维非线性有限元开挖模拟分析

糯扎渡水电站1#导流隧洞开挖经过F3断层,开挖过程中,F3断层影响带附近的岩体力学参数直接控制着围岩的变形和应力分布。为了评判后续Ⅱ,Ⅲ层开挖围岩的稳定性,首先利用隧洞第Ⅰ层开挖的位移监测数据反演出F3断层附近围岩的岩体力学参数和初始地应力场;然后,利用反演得到的初始地应力场和岩体力学参数进行Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ层开挖模拟分析,得到了F3断层附近围岩的应力变形情况。计算结果表明：随着开挖的不断进行,隧洞F3断层周围岩体的约束逐渐解除,围岩的应力逐渐增大,隧洞周边的位移也不断增大,并且隧洞周围应力变形在F3断层中心区域有明显的错动现象,说明F3断层对隧洞的开挖影响比较大,有必要对此区域后期变形加强观测和分析。     

砂土地层中考虑基坑施工效应的柔性挡墙主动土压力研究

以基坑施工过程中柔性挡墙墙后主动土压力为研究对象,假定柔性围护结构最大变形位于开挖面处,墙后滑面为通过墙趾的平面,推导出考虑基坑开挖及支护的墙后滑面倾角一般表达式。采用水平层析法,研究墙体内凸型变形时的主动土压力分布、主动土压力合力及其作用点。研究表明,理论结果与实测结果规律一致,大小相近;随着基坑开挖深度的增加,滑面倾角减小,基坑开挖对周边环境的影响范围增大,土压力合力增大,对合力作用点位置的影响较小;当基坑开挖深度减小时土体内摩擦角和墙土间摩擦角增大时主动土压力非线性分布更加明显,主动土压力合力减小,合力作用点距墙趾的距离增大。     

基坑施工对临近运营地铁影响控制标准及关键技术

随着城市的快速发展,地铁车站周边开发的建筑越来越多,周边建筑施工对地铁车站将产生不可避免的不利影响。本文结合某大型建筑深基坑工程的设计、施工及监测数据,通过有限元计算,分析基坑开挖施工力学特征,研究基坑施工对临近地铁车站的变形影响。研究发现,基坑采用合理的地下连续墙、钻孔灌注桩等围护体系、适当的被动区加固方式、科学的分基坑开挖施工组织等措施,可以保证基坑开挖施工对临近车站的影响在可控制、可接受的范围内,为软土地区类似基坑的设计、施工提供参考经验。     

软土狭长深基坑抗隆起破坏模式试验研究

针对软土地区基坑底土层为饱和软黏土的情况,设计了狭长深基坑的抗隆起离心模型试验,分析不同开挖深度和水位条件下的基坑围护墙弯矩、土压力分布、水平位移以及基坑隆起稳定破坏机制。基于离心模型试验的基本参数和工况,建立了有限元数值模型,分析试验工况基坑的抗隆起稳定性与破坏状态,并进行对比验证。试验结果表明：随着开挖深度和坑外水位的增加,坑底软土层产生向上的隆起变形,当隆起变形较大时,围护墙由于坑内土体侧向约束的减弱,底部产生较大的向坑内的水平位移,同时导致支撑轴力增大,基坑最终表现出围护墙绕某道支撑点向坑内的转动踢脚破坏。数值计算结果表明：随着坑外水位的升高,基坑抗隆起稳定性安全系数逐渐减小,当发生抗隆起稳定破坏时,基坑底产生较大的隆起位移,破坏机制与离心模型试验结果相同。     

路堑边坡施工过程离心模型试验及数值模拟研究

以粤北山区高速公路某路堑边坡为研究对象,通过离心模型试验及有限元模拟其施工过程,揭示开挖卸荷过程中的变形特性及稳定机制,探讨锚杆在边坡稳定中发挥的作用。结果表明,开挖卸荷引起松弛变形,变形量从坡顶向坡脚逐渐增大,从开挖临空面向坡体内部逐渐减小,最大值出现在坡脚,且在坡脚形成塑性区;锚杆支护后提高了加固部分土体的强度,减小了下级开挖引起的松弛变形,限制坡脚塑性区的发展。锚杆轴力沿杆体不均匀分布,其规律与锚杆长度有关,且一般下层锚杆轴力较上层大。锚杆支护不仅提高施工期的稳定,还可有效减弱应变软化对边坡长期稳定的不利影响,提高安全储备。研究成果对高速公路路堑边坡的设计及施工具有指导意义。     

深埋软弱岩层钻孔围岩应变软化弹塑性分析

为解决在软弱岩层中钻孔易塌孔、成孔难的工程问题,认为岩体黏聚力沿塑性区呈线性弱化,得出应变软化条件下钻孔围岩二次应力、位移和塑性区分布表达式。利用FLAC3D内嵌FISH语言,自定义岩体黏聚力,对钻孔围岩弹塑性分布进行数值模拟分析。研究表明,理想弹塑性模型下的塑性区半径公式为文中解黏聚力co=cs时的特解;考虑黏聚力弱化特性后,相同地应力条件下塑性区半径显著扩大,为修正Fenner解的1.4倍,钻孔围岩最大切向应力位于距钻孔中心约2.9倍钻孔半径处,应力集中系数小于2。成果应用于四川某矿井钻孔工程,表明当加固半径约为3倍钻孔半径时,成孔率在90%以上,取得较好技术经济效果。