梅河高速公路特长箱涵顶进施工监控技术研究

为确保公路路基特长箱涵项进施工的顺利完成,施工中对其进行有效的监控是十分必要的.对广东梅河高速公路特长箱涵顶进实体工程的监控结果表明,顶进中路基路面均无沉降变形,但后靠背不能满足顶进要求.     

大断面箱涵推进微扰动施工技术应用

为解决大断面、浅覆土工况下箱涵推进微扰动施工问题,以上海市田林路下穿中环线地道工程为依托,预先施工62根口字型 钢管幕,箱涵推进使用断面为19.84 m×6.42 m的土压平衡封闭式掘进机。 介绍大断面箱涵推进的管幕顶进质量控制、开挖面稳定 技术、同步推进系统、特种泥浆施工技术以及微扰动施工效果。 工程实践表明: 1)封闭式土压平衡箱涵掘进机与上部钢管幕一起 成为保证中环线路面沉降的“双保险”; 2)掘进机开挖面前方约15 m范围(约为箱体高度2.5倍范围)内土体受到影响,上部钢管 幕承载量约为26.5%; 3)建立同步注浆(A浆)与补充注浆(B浆)2个独立的注浆系统,注浆充盈系数选为4倍建筑空隙,能够使路 面出现微隆状态; 4)箱涵推进期间中环线最大沉降±1 cm,使得大断面箱涵推进达到微扰动状态。     

箱涵顶进施工过程中路面沉降的数值模拟分析

采用FLAC~(3D)数值软件对某箱涵顶进工程实例进行了施工全过程的数值模拟,并结合路面沉降的现场监测数据对数值模拟得出的路面沉降规律进行了总结分析。研究表明:顶进施工确实会造成路面沉降,在保证顶进施工过程中不出现超挖土体的情况下,路面沉降的最大值为40 mm左右,最大值处于箱涵中轴线正上方,沉降值由箱涵中轴线向两边递减,路面沉降的影响范围约为箱涵宽度的1倍。在正常状况下顶进施工造成的路面沉降处于允许的沉降范围内,能很好地保证公路的正常通行。     

以管幂工法施筑穿越高速公路路堤之浅覆盖车行涵洞设计及施工案例探讨

早期高速公路建设基于成本、工法技术考量,于许多路段采用路堤型式,随着都市蓬勃发展过程,路堤阻隔造成都市发展的障碍,尤其是交通不便,故穿越路堤的车行箱涵在都市发展过程中伴演关键性角色。本工程将辟建12 m(W)×3 m(H)×50 m(L)的双车道箱涵,经评估以管幂工法作为辅助工法最佳。本计划之涵洞工程将穿越国道高速公路,其交通流量大、施工安全管理要求严苛。配合前后道路衔接高程,管幂顶至路面之覆土厚度0.6～1.0 m,属浅覆盖施工,管幂施工难度高。在特殊施工条件下,管幂推管时对地表土壤之应力应变行为,经由数值模拟可初步研析。而对于高速公路路堤之影响除了要求施工质量及做好工地管理外,需配合自动监测系统以确保高速公路于施工期间之安全性。本工程于管幂施工阶段可能产生之高速公路路面沉陷量为1.1～2.0 cm,箱涵开挖阶段可能产生之沉陷量依工程经验推估为1.0～3.0 cm,整体来说当覆盖层厚度小于2倍推管直径时,沉陷量随着浅覆盖厚度之减少而增大。管幂工法于砾石层施工,其灌浆压力之控制对于高速公路路面变形影响甚大,尤其是当管幂推进出坑作业时,由于自由面解压,常造成灌浆渗漏及路堤路面变形。     

下穿既有高速公路顶推箱涵变形和应力分析方法

采用超前加固和顶推施工在既有高速公路下方修建箱涵方法具有开挖量小、混凝土方量少、不需中断高速交通等优势,但也面临计算复杂等问题。以某高速公路下穿顶推箱涵工程为例,采用MIDAS分析软件,横向杆件梁单元构建箱涵梁格模型,考虑汽车荷载和周围覆土换算荷载,通过变形等效用弹簧劲度模型确立土体与箱涵间约束关系,建立了顶推箱涵变形和应力分析方法。该方法通过对施工过程中箱涵的沉降、线形和应变等实测数据进行了验证,具有较高的计算精度。可为后续工程施工安全质量控制提供参考。     

浅覆土矩形顶管施工对邻近基桩的影响规律研究

为研究因顶管施工的挤土效应对邻近高架桥基桩水平变形的影响，以无锡地铁青石路段1号地铁出入口为例，采用MIDAS GTS软件模拟浅覆土条件下矩形顶管顶进施工，计算在不同的顶管顶进距离、基桩与隧道间净距，以及不同的顶管开挖面顶进压力、管节与土体间摩阻力条件下的基桩水平变形。结果表明： 1）矩形顶管顶进施工时会造成邻近基桩发生沿顶进方向和垂直顶进方向的水平变形，且以沿顶进方向的水平变形为主； 2）不同于其他矩形顶管工程，浅覆土条件下基桩受顶管施工的影响范围约为隧道外4D（D为矩形顶管长边尺寸），基桩的水平变形随着净距的减小而增大，且当净距小于2D时，其水平变形呈非线性快速增加； 3）相对于开挖面顶进压力，管节与土体之间的摩阻力对基桩的影响更大，其水平位移变化可分为线性增长和非线性增长2个阶段。     

大跨径覆土管拱形波纹钢板桥涵加强效果分析

相比于传统的钢筋混凝土和圬工涵洞工程,波纹钢管涵结构具有优良的施工和使用性能。随着覆土波纹钢管涵的发展,其跨径也越来越大,但境内对跨径10m以上的大跨径波纹钢管涵结构的研究目前还未开展。依托一座跨径15.3m的覆土管拱形波纹钢板桥涵实际工程,提出两种对大跨径覆土波纹钢管涵的加强方案,并使用通用有限元分析软件ABAQUS对未加强和加强的工况分别建立模型进行数值模拟,分析了各工况下波纹钢管涵的应力和变形情况。结果表明,当在大跨径桥涵工程中采用深波纹、大壁厚的波纹钢管涵时,在结构下部采用细石混凝土进行加强能够大幅改善结构的受力性能,加强后的大跨径覆土波纹钢管涵的变形和应力均能较好地满足设计使用要求。     

软土地层浅埋群管顶进顺序优化及沉降预测研究

为了减小管幕群管顶进对软土地层的扰动,依托福州文林山隧道,针对其覆土浅、断面大、周边环境保护要求高等难点,采用FLAC3D数值软件对顶管群的施工顺序进行优化研究。根据现场实测地表位移,对开挖应力释放率进行标定,提高数值模拟的可靠性。在此基础上,模拟并比较不同顶进次序对地层的扰动情况,比选出最优顶进顺序。分析表明:管幕顶进完毕后地层应力释放率为8%;管幕由两侧往拱顶顶进(自下而上)时控制地表沉降效果最优。最后,采用随机介质理论建立考虑地层损失的群管顶进地表沉降预测方法,现场测试地表沉降与预测结果吻合良好。     

青草沙输水隧道盾构施工期力学性能分析

盾构法隧道施工过程中浅覆土区上浮、最大覆土处隧道同步注浆附加应力、千斤顶对管片集中应力等问题是关系到隧道施工质量和结构安全的关键节点。以青草沙水源地原水工程输水隧道为依托工程,简述了其施工过程中的浅覆土区隧道上浮、最大覆土处隧道同步注浆压力、千斤顶压力等工况,并介绍了隧道结构安全性评估及其结果,提出了相应技术措施,可为类似工程提供参考。     

覆土厚度对城市软岩隧道围岩稳定性的影响分析

针对城市地铁隧道浅埋表层土厚度对隧道围岩稳定性的影响,利用有限元方法研究了不同覆土厚度条件下浅埋软岩隧道开挖过程中的变形规律.结果表明：受开挖的影响,左右两侧的x方向位移较明显,y方向位移主要表现为竖向沉降且由于受到开挖的影响其变量较大;表层土厚度越大,隧道围岩越不稳定;覆土较薄,围岩应力集中现象出现在隧道两侧,覆土较厚,围岩应力集中出现在x方向下方45°位置;衬砌区域上下侧所受应力高于左右两侧,且衬砌区域应力显著大于软岩.     

软土地层中管幕加箱涵顶进施工关键技术

上海市中环线在北虹路一虹许路地道工程中首次引用了管幕加箱涵顶进工法,获得成功,对今后管幕法的推广应用具有极大意义。该文以工程为背景,对软土地层中管幕加箱涵顶进施工的关键技术,如钢管幕顶进的纠偏、管幕与箱涵的建筑间隙、箱涵的顶力计算、机头网格与开挖面稳定关系、工程对地表变形的影响和控制作了客观的综合分析。     

沥青稳定基层模量对路面结构受力的影响

为优化路面结构,针对不同的沥青稳定基层模量以及不同的结构层厚度等的路面结构组合,应用理论方法对沥青路面结构进行计算,分析了不同因素对沥青稳定基层的层底拉应变、土基顶压应变、表面剪应力等的影响,结果表明:增加基层模量有利于降低基层底和土基顶的应变,较厚的沥青稳定碎石基层并不会增加车辙的危险性,增加底基层厚度能降低基层层底拉应变和表面弯沉,增加土基模量能减小表面弯沉。结果为柔性基层路面的设计、施工提供参考依据。     

基于FLAC3D超宽箱涵暗顶过程路面变形分析

文章以下穿京港澳高速的箱涵暗顶工程为背景,应用FLAC三维数值分析程序,对顶进施工所引起的高速公路路面变形进行了全过程的动态模拟,并与监测值比较,对比结果表明:所建数值模型计算结果能够有效演化施工过程中路面沉降规律,分析施工过程中出现的不利变形,对施工方案的调整具有指导意义。     

装配式管涵的有限元计算分析研究

根据六武高速公路现场的实测结果,分析装配式涵洞在不同工况下的基底土压力、涵肩、涵顶等各部分的内力分布和变形情况,同时通过对装配式涵洞进行了有限元ANSYS的分析计算,将之与实测结果对比,表明有限元ANSYS计算结果的应力变化趋势与实测结果基本一致,为涵洞的结构设计和施工提供依据和参考。     

固化土结构功能层对沥青路面结构力学的影响

为提高路基的强度和稳定性,利用固化土来补偿路基的刚度。首先,通过抗压强度、吸水量、抗压回弹模量等试验测试固化土的力学性能;然后,利用BISAR3.0程序计算在不同工况下固化土层对路基工作深度、路面结构应力和变形的影响。结果表明:在水泥(掺量6%)和固化剂(掺量0.06%)的共同作用下,固化土的抗压强度为4.68MPa,抗压回弹模量为1 108MPa;再者,随着固化土厚度和回弹模量的增加,路基工作区深度降低,固化土层能达到减小路基工作区深度的效果。当固化土用作结构功能层时,随着固化土功能层的厚度和模量增加,基层层底拉应力、拉应变和路基顶竖向压应变都减小,且模量越大越有利于延长路面的使用寿命。研究内容可为固化土在道路工程中的应用提供参考。     

乌干达KE高速公路沥青路面力学响应特性的数值模拟

文中运用Abaqus有限元软件建立乌干达KE高速公路路面结构的数值模型,计算标准轴载作用下路面各结构层的应力分布和应变响应,利用面层与基层的厚度变化所产生的应力、应变来评估各个结构层对面层与基层厚度的敏感性。结果表明,面层、基层及土基层主要承受压应力,产生压应变,覆盖层与底基层承受拉应力,产生拉应变,最大拉应力与拉应变均出现在底基层下表面,最大压应力出现在AC-13面层,最大压应变出现在土基层上表面。增加结构层的厚度均会在一定程度上减弱应力分布与应变响应,减少结构层厚度则相反;对AC-13面层厚度的敏感性较强的有AC-20面层、基层及土基层,对AC-20面层厚度敏感性较强的仅有土基层,对基层厚度敏感性较强的有底基层、覆盖层及土基层,基层的厚度变化对路面沉降的影响最大。     

半刚性基层沥青路面结构可靠性分析

选用交通量、路面厚度、弹性模量、车辆荷载作为沥青路面结构设计中的影响参数。将这些服从一定概率分布的参数,在Ansys概率设计的可靠性分析中视为自变量。构造含有弯沉、层底弯拉应力、路基顶压应变共3个控制指标的路面结构承载能力极限状态函数作为可靠性分析的因变量。通过可靠性分析的结果可以得出半刚性基层沥青路面满足设计要求的概率。结果表明:当以弯沉作为控制指标时,路面结构满足设计要求的概率最低,以层底弯拉应力和路基顶压应变为满足设计要求的概率较高。增大路基回弹模量和基层厚度可以提高半刚性基层沥青路面的可靠性。对提高可靠度较为理想的选择是增加基层的厚度。     

沥青混凝土路面结构组合力学分析

沥青混凝土路面面层厚度和基层模量是路面结构设计中的重要参数。采用3种典型路面结构,分析基层模量变化时的面层最大剪应力和层底弯拉应变的变化趋势。结果表明,增加沥青混凝土层厚度和增大基层模量能减小层底弯拉应变,有利于获得更长的结构疲劳寿命。同时,基层模量增大使面层剪应力增大。为此,在原有的层底弯拉应变和基顶压应变指标的基础上,提出增加抗剪指标以控制基层模量在合理范围内,防止出现过早的局部损坏。最后,提出了长寿命沥青混凝土路面组合设计的建议。     

软土地层浅覆土下钢管幕顶进沉降分析

为研究软土地层超浅覆土下钢管幕顶进施工引起的地层沉降规律与机制,以上海中环线田林路节点改善工程为依托,采用现场试验方法,对整个管幕顶进周期内地表初期沉降、累积沉降与工后沉降的变化发展进行分析,研究不同工况条件下地表沉降发展规律。结果表明： 试验结束后地表最大沉降为9.8 mm,管幕群施工对地表沉降具有累积作用; 单根钢管顶进时后半段隆起,隆起值在精度允许范围内; 管幕上方1倍管幕埋深范围内地层沉降变化明显,顺接管施工的工后沉降较大,采取洞口止水措施能有效减缓地层损失。     

高模量沥青路面动态应变监测结果分析

开展路面长期性能观测对掌握沥青路面全寿命周期性能演变规律具有重要意义。文中以京沪高速为依托工程,制定应变计布设方案与监测方案开展路面应变响应信息监测,对监测数据进行分析。结果表明,车辆通过后,面层和上基层应变主要为压应变,其变化范围为0～25×10^-6,下基层和底基层应变主要为拉应变,其变化范围为0～7×10^-6;拉应变和压应变的交变点分布在上基层;路面结构内部应变随车辆荷载的增加而增加,但应变随荷载变化呈现非线性的变化趋势;实测结果和理论计算结果比较接近,均呈现出结构上部受压、下部受拉的变化特征,但在拉压应变交变点分布位置上实测结果和理论结果有所差异。