钢管桩在模袋砂围堰加固施工中的应用

沈家门港海底沉管隧道工程北岸出入口原设计采用模袋砂围堰作为主体结构施工平台,由于在施工过程中受到地质情况、海水涨落潮水流、模袋砂刚性等因素影响,模袋砂局部产生沉降、位移。为保证沉管隧道出入口的顺利修建,通过对模袋砂围堰沉降变形原因进行分析,并对各种加固施工方案进行比选,最终采用钢管桩加固模袋砂。并对钢管桩加固模袋砂的工艺、过程及施工效果进行了介绍。采用钢管桩加固既可以发挥模袋砂施工工艺成熟、机械化程度高,又可以发挥双排钢管桩的整体性好、刚度大、抗变形能力强等优点,是柔性与刚性体的很好结合,取得了较好的经济效益和社会效益。     

高水位环境下沉管隧道模袋砂围堰破坏模式研究

为研究高水位环境下沉管隧道模袋砂围堰的破坏形态与破坏机制,依托广州市洲头咀沉管隧道,通过室内试验和理论分析,探讨高水位环境下沉管隧道高坡率模袋砂围堰失稳破坏形态,提出相应的破坏控制指标与评价方法,并通过数值计算验证。研究结果表明： 1) 硬质地基中,模袋砂围堰在竖向荷载作用下会出现边角处应力集中张拉破坏与砂袋界面处应变局部化破坏,水平荷载作用下表现为内部或整体滑动; 2) 软弱地基中,由于地基承载力不足,会引起围堰局部脱离或底层模袋张拉破坏; 3) 实际工程中,模袋砂围堰中的模袋难以被贯穿撕裂,无法形成围堰内部整体弧形滑动; 4) 模袋砂围堰存在明显的包裹增强效应,能有效提高整体稳定性,高水位环境中模袋砂围堰设计坡率显著大于常规土石坝围堰设计坡率。     

沉管隧道干坞基坑格形连续墙支护方案评价及其影响因素

为明确沉管隧道干坞深大基坑开挖格形连续墙的力学响应特征，以典型工程实例为依托，借助有限元软件建立基坑开挖支护的三维计算模型，揭示格形连续墙的力学特性，开展方案评价及优化，探索格形连续墙变形对不同影响因素的敏感性。研究结果表明： 1）实例基坑2种支护形式衔接处位移存在明显的突变，有必要对原有支护方案衔接位置局部加强； 2）格形连续墙阳角两侧均向坑内移动，导致盖板阳角处出现了明显应力集中，诱发结构局部开裂且发展，存在渐进破坏的趋势； 3）对应力集中的局部区域，增加预埋受拉钢筋，以抑制裂缝的形成与扩展； 4）格形连续墙变形受盖板厚度的影响较为明显，但受墙内搅拌桩加固范围的影响很细微； 5）随墙间连接接头刚度的折减，格形连续墙围护结构整体空间刚度减小，位移逐渐增大，当刚度减小到一定程度时趋于稳定。     

深水高填路基技术研究

针对深水高填路基的设计难点,开展了专题研究,最终形成了成套深水高填路基两级袋装砂围堰十吹砂填筑施工工艺方案和海域路堤双层整体式(模袋混凝土+嵌联式防护块)防护技术及保持路基稳定配套技术措施,为今后相似工程应用提供参考.     

浅海吹填区围堰构造优化研究

基于雅加达KNI项目中围堰的软基边坡稳定控制,对起到加筋作用的填砂管袋进行了研究。通过优化堤体断面形式、堤体管袋以及排水板的布置形式,提出优化的构造方案;考虑地基软土土强度增长对堤坝稳定性的贡献,研究了分期施工围堰整体稳定性变化规律。结果表明,对断面构造等进行优化设计,可以更加合理控制围堰边坡的整体安全性。     

基坑锁口钢管桩围堰的受力行为分析

锁口钢围堰以其良好的经济效益及施工特点常广泛应用于桥墩基坑开挖过程中,但基于其复杂的结构特征,致使其受力特征较为复杂。该文以某大桥北岸主墩承台开挖基坑过程中所采用锁口钢管桩为例,详细分析其在施工过程中的受力特性。在3种主要不利荷载工况下,基于有限元分析软件,建立了锁口钢管桩三维整体模型。分析并验算了典型不利荷载工况下,锁口钢围堰结构的变形、强度及稳定性。数值计算结果与规范值对比分析表明锁口钢围堰结构在施工过程中满足规范要求的强度、刚度及稳定性要求,具有良好的受力性能。     

双排钢板桩围堰结构选型设计与计算

双排对拉钢板(管)桩围堰是堰筑隧道常用的围堰形式,围堰结构选型设计(刚度选型、是否采取地基处理或反压土护脚等)往往差异较大。文章通过对围堰结构选型进行综合对比论证,同时采用通用有限元软件SAP2000对各种处理手段的影响进行计算分析,计算填土工况和抽水工况两种工况条件下的钢板桩弯矩、内力、位移以及拉杆轴力等,对数据进行分析。结果表明,提高自身刚度可以减小变形及应力,但并不是线性关系,地基处理和反压土效果基本相当,可有效降低拉杆轴力、板桩弯矩、应力及变形等各参数。因此,围堰结构选型首先应根据地质条件、水文条件选定合适刚度的钢板(管)桩型号,再根据实际工程情况,选择地基处理或反压土等处理方式。     

海口文明东越江隧道围堰明挖法设计关键技术研究

针对南渡江水文、潮汐、地质等工程特点以及文明东越江隧道项目特点,对围堰分段、分期、高程设计、隧道埋深方案设计的关键技术进行分析,并结合防洪评价、工期、造价等因素对围堰设计、基坑设计等方案进行比选。研究结果表明: 1)合理确定围堰平面布置方案和施工工期是该方案成败的关键; 2)采用两边放坡的大开挖方案,结构内力、变形、沉降较双排桩显著降低,围堰结构更加安全,并能大幅缩短工期、节约工程造价。     

洛溪大桥拓宽工程双壁钢围堰结构受力分析

为了研究洛溪大桥拓宽工程Z3^#主墩承台所用八边形双壁钢围堰挡水结构的力学性能，采用有限元软件ANSYS对该钢围堰关键施工阶段的受力特征进行仿真分析，以保证钢围堰在施工阶段的安全性。研究结果表明：1)钢围堰内封底混凝土达到设计强度，且围堰内的水抽干时所对应的工况为最不利工况，此时结构的最大变形为7.18 mm,出现在围堰横桥向壁板的中部；2)结构的最大应力为180.25 MPa,出现在水平横撑棱角附近，其中水平横撑处于第2节围堰下端至第1道内支撑的中间位置；3)在施工阶段中，八边形双壁钢围堰的变形和最大应力均小于设计值，结构刚度和强度满足要求。     

U形-箱形组合结构连续梁力学特性研究

U形-箱形组合连续梁计算现阶段缺乏具体的经验和理论公式,文中在杆系模型分析的基础上,采用通用有限元程序ABAQUS分析了结构典型部位的受力情况,研究了该类桥梁在多种工况下的力学行为和受力机理。结果表明:U形-箱形组合连续梁力学特性明显区别于传统梁型,空间受力特性明显;由于横向变形导致U形梁腹板内、外侧应力存在差异,平截面假定已不适用。     

嵌岩低桩承台锁口钢管桩围堰设计与施工技术

昌九高铁扬子洲赣江公铁大桥西支主桥为(48+144+320+144+48) m无砟轨道钢箱桁组合梁斜拉桥。桥塔墩位于通航河道内,桥位处河床覆盖层浅,基岩强度高,基础由大直径钻孔桩和矩形嵌岩低桩承台组成,承台采用锁口钢管桩围堰施工方案。G33号主墩围堰平面设计尺寸54.56 m×28.52 m,锁口钢管桩采用Q345B材质■1 020 mm螺旋钢管,长28 m,钢管桩之间采用C-T形锁扣连接;围堰设置4层内支撑,单层内支撑设3道对撑,内支撑四角设型钢斜撑;基底设置混凝土垫层参与围堰结构受力。围堰采用XR360旋挖钻机在岩层中引孔,孔内换填细砂后插打钢管桩,钢管桩壁内、外两侧换填砂采用高压旋喷注浆加固。围堰设置智能化监测系统,对围堰受力、变形等进行实时动态监控。实践证明,该桥围堰结构安全可靠、止水效果良好、施工快捷高效。     

陶乐黄河公路特大桥双壁钢围堰三维仿真分析

以陶乐黄河公路特大桥为工程背景,运用有限元软件,针对不同工况对钢围堰进行整体仿真分析。结果表明,在最不利工况下,双壁钢围堰结构的最大变形为2.77mm,最大应力为110.2MPa,均未超过允许值,围堰的整体刚度和稳定性满足规范要求。通过对最不利受力面(迎水面)沿高度方向的位移和应力分析,阐明了设计中应该注意的问题,为同类结构的设计和施工提供参考。     

武汉青山长江公路大桥北主墩钢围堰封底关键技术

武汉青山长江公路大桥主桥为主跨938m的斜拉桥,北主墩基础采用哑铃形双壁钢套箱围堰(长103.8m×宽43.3m×高37.5m)施工。围堰封底采用C30混凝土,厚6.5m、方量约20 000m3。封底施工中,在承台系梁范围内布置8根1.5m的钻孔桩作为封底施工辅助桩,与承台主体钻孔桩同期施工,在主体钻孔桩、辅助桩钢护筒外侧加焊28mm钢筋剪力环,以提高围堰封底可靠性;根据水下地形扫描绘制以围堰为中心的大范围河床高程图,采用抛填卵石吨袋、皮带运输机抛填卵石相结合的方法封堵围堰底口;将底节钢围堰分成7个区域,采用垂直导管法按区域编号顺序依次连续灌注封底混凝土,降低封底施工控制难度;在围堰外壁板布置15个振弦式应变计,实时监测围堰的受力,保证施工过程中围堰结构安全。     

粉房湾长江大桥桥塔承台基坑开挖施工方案比选与实施

粉房湾长江大桥为主跨464 m的双塔双索面公铁两用斜拉桥,桥塔位于长江边的砂卵石透水地层中,为实现在汛期前完成基础施工、桥塔出水的目标,从施工工期、质量安全、经济性等方面对承台基坑的3种围堰方案(逆作混凝土围堰、浇筑封底混凝土方案;多级井点降水及简单支护方案;台阶法分级开挖及注浆止水帷幕施工方案)进行比选,最后选择采用...     

南昌红谷沉管隧道江中模袋砂围堰冬汛灾后土石围堰重建施工技术

为快速恢复南昌红谷隧道冬汛灾后被冲毁的模袋砂堰体,给围堰内剩余工程提供无水作业条件,选用“土石围堰+塑性混凝土钻孔咬合桩和高压旋喷桩防渗体系”新型堰体恢复方案： 水中利用抓斗船沿围堰轴线抛填石块,陆上利用自卸汽车外运黏土从堰体两端逐步抛填直至堰体合拢,采用成孔过程中对周边地层扰动较小的反循环钻机施工塑性混凝土钻孔咬合桩,并在新做塑性混凝土咬合桩与原围堰塑性混凝土防渗墙接茬处施工高压旋喷桩加强止水。实践证明： 重建土石围堰具有施工速度快、成本相对较低、作业区域小、稳定性好、抗渗能力强等优点,适用于沉管隧道江中围堰的新建和重建等临时性水利工程。     

圆形竖井钢波纹板-模袋混凝土支护结构现场试验研究

为解决喷射混凝土工作环境差、能耗高以及施工中跑浆、漏浆等问题，提出钢波纹板结合模袋混凝土的新型支护方案。依托圆形竖井，采用倒挂井壁逆作施工法展开现场试验，分析灌注压力的变化规律及其影响。结果表明: 1）模袋混凝土可充填开挖面与钢波纹板之间的构造间隙及预留空间，与钢波纹板形成具有一定强度和刚度的组合结构，能够维持开挖面稳定、抵抗开挖面变形，施工工艺具有可行性； 2）根据现场监测结果可知，在混凝土灌注过程中，模袋内混凝土流动性良好，能充分填充模袋，注满后，灌注压力逐渐消散，且钢波纹板产生的环向应变很小，支护结构在工作状态下均匀受力； 3）试验选用的土工布均具有透气、透水、不透浆的特性，能有效解决喷射混凝土施工存在的跑浆、漏浆等问题，但材料特性和加工性能略有差异； 4）钢波纹板与模袋混凝土结合形成的新型支护结构，为隧道等地下工程支护技术提供了新思路，具有重要意义。     

基于OptiStruct的某车型背门的优化设计

某车型背门在开发过程中,侧向刚度不能满足设计目标。通过对内板结构进行整体分析,发现内板结构部分区域存在优化空间。结合设计布置需要,确定初始设计域,综合运用拓扑优化和多目标优化确定内板的优化设计方案。通过典型刚度工况与模态分析校核背门内板可行性,实现了满足各项性能指标的背门的正向设计。文章提出的优化设计方案可为汽车背门内板设计提供参考。     

芜湖长江公铁大桥2号墩围堰气囊法下水设计

为给双壁钢套箱围堰气囊法下水施工组织设计提供理论支撑,以商合杭铁路芜湖长江公铁大桥2号主墩圆端形双壁钢套箱围堰为例,研究双壁钢套箱围堰气囊法下水的设计方法。结合围堰拼装场地地形条件进行坡道与气囊布置并进行后端地笼计算。将围堰下水过程分解为多个工况进行静力计算,在计算过程中考虑气囊受力不均对围堰角度的修正。运用能量守恒原理简便求解围堰下水时的初速度和围堰入水后的漂移长度。采用该方法指导芜湖长江公铁大桥2号主墩围堰下水,过程顺利、可控,证明该方法正确可行。该方法可同时适用于圆形、矩形、哑铃形等各类双壁钢套箱围堰气囊法下水设计。     

基于有限元法的钢板桩围堰结构分析

为了确保钢板桩围堰施工的安全性,以湖北215省道毛市大桥14~#墩钢围堰为工程背景,分别采用了平面有限元和空间有限元分析法对钢板桩围堰多个工况下的受力情况进行了分析,并与实测值进行了对比讨论。结果表明:14~#墩钢板桩围堰刚度和强度满足规范要求,可以安全施工;采用的两种分析方法均能满足工程需求,平面有限元法相对简单,计算结果较为保守,而空间有限元法计算结果更接近实测值,但分析方法相对复杂。     

外倾式拱桥稳定性多参数优化研究

以某外倾式拱桥为工程背景,建立全桥空间有限元计算模型,分4个工况计算了该桥的稳定安全系数,通过改变拱肋外倾角度、拱肋刚度、端横梁刚度以及吊杆布置形式,计算了不同设计参数下结构在“恒载”工况以及“恒载＋活载”工况的失稳特征值。结果表明：拱肋的刚度对稳定性起着决定性作用;吊杆的布置形式只改变拱肋的面内刚度,对于面外刚度没有影响。