输水管道群下穿既有铁路软土地基变形控制技术研究

大直径输水管道群顶管下穿既有铁路软土地基必然会引起铁路路基沉降和轨道变形,影响铁路行车安全。以顶管下穿既有京沪铁路工程为研究对象,对顶管下穿铁路引起的路基沉降和轨道变形规律进行数值模拟计算;提出软土地基沉降变形控制标准及加固方案、施工工艺参数及施工控制措施。通过现场监测成果,验证地基加固效果及其合理性。研究结果表明:输水管道群顶进施工引起铁路路基的最终变形沿铁路中心线呈"U"形分布,最大沉降量约为12.5 mm,大于最大路基面沉降和水平位移不应超过10 mm的要求。采用旋喷桩与袖阀管注浆相结合的地基加固措施,有效地提高了地基强度,减小了顶管施工对既有铁路的影响。整个顶管施工过程中,绝大多数监测点路基沉降值在3～10 mm之间,水平位移在2～6 mm之间,路基变形满足规定要求。该研究成果对新建构筑物下穿既有铁路工程的设计、施工具有借鉴意义。     

田德铁路陇外隧道巨型溶洞的处理

针对田德铁路陇外隧道溶洞的形态特征、岩性、水文地质的情况,经过对桥梁跨越和路基回填2个方案,从工期、投资、技术条件、施工难易程度等进行比较,决定采用路基回填处理方案。在施工中采取路基分层回填,每一分层填筑施工结束后,进行振捣碾压和密实度检测,达标后再进行下一分层的填筑,直至路基顶面标高。回填结束后再进行沉降观测。施工充分利用隧道弃石土,以节省投资,加快施工进度,确保工程质量及后期运营安全。     

框架桥下穿既有铁路施工风险监控研究

框架桥顶进施工会引起铁路周围路基土体的位移,如何有效控制位移,对施工及确保铁路行车安全非常重要。分析框架桥施工的风险等级,对其不利位置进行重点监控,通过整理现场监控点的位移变化,来分析施工过程的风险情况,监测数据一旦超出规定的容许范围,及时采取合理的风险控制措施来纠正施工。通过建立三维数值模型,计算出路基最终沉降模拟结果,并与现场监控值进行对比分析,以验证模型的合理性;通过数值模拟进一步研究单因素开挖步尺对路基沉降的影响,提出最佳开挖步尺,为框架桥工程提供借鉴性参考。结论:(1)路基最大沉降位置在偏移轴线一定距离处;(2)水平位移在框架桥轴线位置最大;(3)最佳开挖步尺为2 m/d。     

临近新建隧道边墙的桥梁桩基加固方案

针对广州地铁11号线穿越既有桥梁桩基础工程,提出对临近隧道边墙的桥梁基桩进行加固处理的技术方案。参考相关隧道穿越工程设计经验和规范,提出采用围岩位移和基桩位移双指标来控制隧道施工对既有桩基的影响,并采用有限差分数值分析软件MIDAS/GTS进行了验算。结果表明,对侵入隧道边墙的基桩进行托换处理,对距离隧道边墙1.5倍桩径范围的基桩进行加固处理,可将穿越施工时基桩沉降控制在5 mm以内,拱顶沉降控制在50 mm以内。该方案实施后,实际监测值与数值模拟计算值接近,托换基桩的最大竖向位移始终在控制值以内。     

软土地区临近运营高铁路基建筑基坑防护方案研究

高速铁路运营速度快、轨道平顺性要求高;对于临近运营高铁路基的基坑开挖,尤其在软土地区,合理的基坑防护可以有效降低基坑开挖对高速铁路路基的影响,具有重要的现实意义。结合某城市工程实际,研究某高速铁路附近锚桩防护方案基坑开挖对高速铁路路基的影响。分别采用ABAQUD软件进行数值模拟和对各施工阶段进行现场监测,对比分析锚桩防护方案基坑开挖引起的高速铁路的附加沉降量与横向水平位移。结果表明,高速铁路的附加沉降量与横向水平位移符合规范要求,锚桩防护方案切实可行,数值模拟结果与实测数据对应较好,可以较好的反映高速铁路的位移情况。     

超临界桥桩基施工对既有隧道影响数值与实测分析

某新建立交桥多次跨越地铁盾构区间隧道,其桩基基础工程离盾构隧道结构较近,属于近接施工。在新建立交桩基施工过程中,由于钻孔扰动、施工荷载等因素会引起地层产生移动和变形,导致附存于地层中的区间隧道结构随之发生移动和变形。通过数值模拟,分析桥梁桩基施工对隧道结构的内力及位移影响,进一步对桥梁设计及施工方案进行优化,以减小近接施工的影响,规避一定量风险。通过数值模拟软件Midas/GTS计算得出的管片位移、盾构隧道拱顶最大沉降变形与径向收敛变形均未超过控制标准,其模拟计算结果与现场监测数据基本相符。     

高边坡超浅埋偏压隧道开挖稳定性控制技术研究

本文以晋祠隧道为工程依托,对高边坡超浅埋偏压隧道开挖稳定性控制技术展开研究。采用有限元软件对偏压隧道进行数值模拟,分析施工过程中围岩和边坡稳定性,揭示不同应力释放率下隧道拱顶沉降规律和应力分布状态。在此基础上,对削坡回填治理方案进行数值模拟分析,验证了地形偏压对削坡回填后隧道整体变形的影响明显降低的结论,采用削坡回填法可降低晋祠隧道施工过程中边坡和隧道失稳风险。最后,对削坡回填处置后的偏压隧道进行现场监测和数值模拟结果对比分析,发现隧道拱顶下沉、拱脚收敛和地表沉降均呈现“前期快速沉降、变形量大,后期逐渐收敛、变形量小”的特点,证明削坡回填处置措施在治理高边坡超浅埋偏压隧道失稳时安全有效。     

新建盾构隧道施工对既有铁路路基的影响研究

结合武汉地铁区间盾构隧道下穿合武铁路工程,采用数值模拟计算的方法研究盾构施工过程中路基及地层的变形,分别从埋深、地层加固措施方面对铁路路基沉降的影响规律进行分析。研究结果表明:盾构掘进过程中,盾构开挖面距路基中心线约6 m时,既有路基就已产生明显的沉降,且先行隧道施工对路基产生的扰动尤为显著;路基沉降槽宽度随隧道埋深的增大而增大,沉降槽曲率及峰值逐渐减小,在此地层条件下,隧道埋深增大到一定程度后路基沉降仍超过了限定值;对隧道周围土体采取注浆加固措施能够有效控制地层的沉降,保证列车安全正常运行。     

西安火车站咽喉区下地铁车站设计与优化研究

为保障西安火车站复杂条件下地铁车站的建设安全,首先开展地铁线路和站位比选,综合考虑建设安全及换乘方便等因素,提出地铁车站优化设计方案,进而讨论地铁车站NTR施工方案,采用数值手段分析不同施工阶段的位移变化规律。结果表明:方案2为最佳线位走向,地铁线路少部分入侵大明宫保护范围,施工规划满足工期要求;地铁车站采用NTR工法进行施工,钢管顶进对应拱顶处地层最大沉降量为-11.3 mm、地表路基沉降量为-9.6 mm,土体分层分步开挖引起拱顶处竖向最大沉降值达到-29 mm、地表路基沉降量为-22.7 mm;针对施工沉降控制难点过程提供对应的沉降控制措施。采用方案2及NTR方案可满足火车站咽喉区下地铁车站的建设安全与工期要求,研究结果可为类似工程的地铁车站设计提供依据。     

高速铁路列车振动荷载对下穿隧道地层动力响应分析

以某隧道下穿高速铁路项目为背景,隧道下穿高速铁路施工为特级风险源,对地层沉降要求极为严格。对隧道下穿施工期间,在列车振动荷载作用下产生的地层动力响应进行了三维数值模拟分析。数值模拟计算结果表明,下穿隧道与高铁路基交叉点处为该工程薄弱环节,在设计与施工过程中需对此处采取加强措施,以保证施工安全及不影响列车正常运行。     

GM(1,1)模型在巨型溶洞超厚回填路基沉降监测中的应用

为验证GM(1,1)模型在黔张常铁路高山隧道巨型溶洞超厚回填路基沉降监测和预报项目中的适用性,根据现场实际情况布设沉降监测基准网和监测网并进行数据采集,选取某一断面的3个监测点在某一时期内的9期监测数据进行处理与分析,根据累计沉降量数据的变化关系建立GM(1,1)模型,该模型的后验差值比C和P均达到Ⅰ级拟合精度。利用GM(1,1)模型对该段路基的累计沉降量和沉降趋势进行预测,预测结果与该巨型溶洞超厚回填路基的实际沉降情况吻合较好,预测结果可供后续施工组织参考。     

超深基坑支护开挖对土体变形影响数值模拟研究

研究目的:为了掌握基坑开挖引起的围护结构变形和地层沉降的计算模拟方法,利用理论分析、数值模拟,以土与支护结构相互作用稳定性为研究核心,对深基坑开挖过程中引起的土层位移、地表沉降分布规律以及支护结构的位移、应力改变等相关内容进行研究,掌握基坑开挖引起的围护结构变形和地层沉降的计算模拟方法,从而指导设计工作.研究结果:基坑开挖至设计深度并完成底板施工时,模拟计算基坑外缘地表最大沉降为28.7 mm,施工过程中实测结果为28.46 mm,模拟分析计算结果与实际工程监测结果大致吻合,故研究结果可以指导设计工作.     

膨胀土路基在施工过程中的变形特性研究

通过对常德—张家界高速公路上3个试验路段(弱膨胀土填料路基试验路段、膨胀土改良处理路基试验路段、膨胀土加筋处理试验路段)施工过程中的竖直沉降和水平位移观测,得出膨胀土路基及其改良路基、加筋路基在施工过程中的变形特性规律。     

影响繁忙干线框构桥顶进效果的因素分析

研究目的:框构桥作为后建铁路与公路穿越既有线时平改立的主要形式之一,在顶进施工过程中,各施工参数及工程条件会导致既有线轨道及路基的几何形位变化,对既有线上列车的安全运营产生不利影响。本文以既有津山铁路线下框构桥顶进工程为研究对象,采用MIDAS/GTS有限元软件,建立框构桥顶进施工模型,分析影响框构桥顶进效果的影响参数,并与现场监测结果进行对比,探讨施工参数和工程条件对既有线路基沉降、轨道水平及路基水平位移的影响规律。研究结论:(1)开挖进尺对既有路基沉降的影响显著,开挖进尺越大,路基沉降越大;(2)提高注浆强度能有效控制路基沉降,注浆强度每增加10 MPa,路基最大沉降量平均降低约10%;(3)顶进力是引起既有路基水平位移的主要原因,顶进力每增长50 kPa,水平位移增长约30%;(4)框构桥跨径、埋深及填料弹性模量对路基沉降、轨道水平及路基水平位移均有较大影响,且均随跨径的增大及埋深和填料弹性模量的减小而增大;(5)该研究成果可为同类框构桥工程的设计提供借鉴。     

穿越季节性冻土区高速公路路基处治方案及其稳定性分析

在多年冻土区修建道路,将会引起工程附近局部地温的改变,从而使季节性冻层上限发生变化,路基土中水分转移或汇积,引起路基的变形。依托同三公路佳木斯至方正段改扩建工程穿越季节性冻土区高速公路路基的施工,对该工程冻融路基试验段路基断面形式,路基软基稳定性和施工技术等进行了系统分析,提出了该工程冻融路基段处治方案;一年多的路基沉降观测表明,经过建议方案处理后,在冻胀期和融陷期试验路基并没有发生明显的地基表面隆起和沉降突然增大的现象,观测值与理论计算值基本吻合,路基稳定性和地基沉降量都符合规范要求,因此,该处理方法是合理的,有效的。     

铁路工程采空区处理效果电磁波CT检测研究

针对国电河北龙山发电厂铁路专用线路基采空区处理效果检测开展研究,采用地质调查、勘探钻孔、电测深法对采空区进行勘察。为保证铁路工程路基沉降要求,提出采空区处理采用下部压力注浆加固与部分回填的综合治理方案。介绍电磁波CT检测原理和检测过程。根据充填介质与围岩对电磁波能量吸收的差异,采用电磁波CT对采空区处理效果进行检测,其方法可行并可为其他工程采空区检测提供借鉴。     

高速铁路路基帮宽沉降变形控制技术研究

为研究不同地基处理措施对路基帮宽附加沉降的影响,依托工程实际,运用有限元仿真技术和简化复合模量法,对既有无砟铁路路基处理方案进行研究,计算不同地基处理措施下的既有路基附加沉降值。研究表明:两种方案的附加沉降值在6. 8～10. 3 mm之间,采用"钻孔灌注桩+钢筋混凝土板"的沉降计算值较"预应力混凝土管桩+钢筋混凝土筏板"小2. 5 mm左右,产生的附加沉降均可通过扣件进行调整。另一方面,施工过程中应加强实时动态监测,尽量避免大型笨重施工设备在既有线附近停留。     

超大直径盾构下穿既有铁路群安全性评估研究

以武汉市两湖隧道工程下穿既有武黄城际线、南环线和大花岭疏解线等铁路为背景,对隧道施工中的重大风险源--区间下穿武黄城际铁路等6条铁路线的施工过程进行了三维仿真数值模拟。武汉两湖隧道盾构直径达15.5m,两轨面间的差异沉降不得大于5 mm,对地铁下穿段的施工提出了较高要求。数值模拟的计算结果表明:(1)超大直径盾构下穿铁路路基主要引起的是路基沉降,地层损失率是控制沉降的关键因素。(2)盾构下穿的铁路接触网立柱,沉降及位移明显,以沉降为主,水平向偏移主要表现为向盾构轴线侧倾斜。(3)在隧道开挖面通过路基下方前已发生沉降变形,穿过路基时轨道变形较大,完全穿越路基后轨道沉降几乎不发展。     

低山丘陵区客运专线路基沉降变形控制技术研究

结合武广客运专线低山丘陵区路基工后沉降变形量控制施工,就控制路基工后沉降变形量的主要技术措施地基处理、路基填料选取、施工过程控制与沉降变形观测技术进行了探讨,并结合典型断面的沉降变形观测结果,验证分析了上述措施的合理性。     

横向加筋注浆技术防治高速公路桥头跳车技术研究

基于"刚柔过渡"形变原理,研发横向加筋注浆技术,以西柏坡高速公路BP1+942冶河大桥0号台为工程背景,借助通用有限元分析软件MIDAS/GTS建立三维立体模型,对经过横向加筋注浆处理后的桥头路基在不同工况情况下进行模拟计算,研究加筋材料不同横、竖间距布置对桥头路基过渡段路基沉降及不同深度水平位移的影响,探寻加筋材料的合理布置方式并进行优化,为施工提供理论依据和参考。分析研究了横向加筋注浆技术的施工参数,并采用该技术对西柏坡高速公路BP1+942冶河大桥0号台背进行了处治。选用面波波速测试法对横向加筋注浆试验加固效果进行了检测,并继续对实际处理效果进行了长期的跟踪观测,验证了实际检测与有限元模拟结果的相似性,证明了数值模拟的合理性,论证了横向加筋注浆技术对防治桥头跳车的有效性。