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。     

硬质地基上干坞坞口模袋砂围堰变形空间效应及其方案优选

为了探索硬质地基上干坞坞口模袋砂围堰变形的空间效应及合理的平面布置方案,以广州洲头咀沉管隧道轴线干坞坞口模袋砂围堰工程为背景,借助数值手段建立围堰三维有限元模型,明确了干坞内降水工况下围堰空间条件下的水平向变形规律,并结合现场实测数据进行了验证,同时对多折角U形和两直角U形2种围堰平面布置方案进行了对比。结果表明:1)降水工况下,模袋砂围堰纵向不同位置的水平向变形规律不同,将围堰变形视为平面应变问题存在缺陷;2)围堰存在类似于基坑的空间效应,其本质源于围堰自身平面布置导致的系统刚度差异;3)围堰顶部斜裂缝产生的原因是围堰角部与中部系统刚度不同,差异变形的存在导致了裂缝的发育;4)多折角U形围堰布置方案优于两直角U形布置方案,前者对空间效应的利用更为充分。     

特高特大型充砂长管袋围堰在红谷沉管隧道工程中的应用

为了实现江中沉管与岸上匝道水下互通立交,在岸边施工高度为20 m、方量达80万m3的充砂长管袋围堰,围堰采用两侧为充砂长管袋、中间为砂芯的堰体结构,并在砂芯范围设塑性混凝土防渗墙隔断赣江水,施工围堰内明挖结构。以南昌红谷隧道为背景,介绍了国内内河沉管隧道规模最大的充砂长管袋围堰施工技术,施工过程中克服了赣江水位落差大、航道范围水流速度大和水位高等复杂的水文条件,利用7个月完成了充砂长管袋堰体的填筑和塑性混凝土防渗体系的施工。工程实施结果表明： 充砂长管袋围堰及其塑性混凝土防渗墙在内河沉管隧道领域是一种工艺新颖、技术先进、安全可靠的防护体系,且对江河环境影响受控,是值得进一步推广应用的施工工法。     

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。     

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。     

软土地基上长管砂袋围堰变形与稳定性研究分析——以广州南沙明珠湾区跨江通道工程施工围堰为例

围堰施工是跨江通道工程水域侧基坑实施的前提条件和关键环节，天然软土地基淤泥质软土层厚度大、承载力低，采用长管模袋砂围堰能较好地适应软土地基的变形和抵抗水流的冲刷。以广州南沙明珠湾区跨江通道工程施工围堰为实例，采用数值分析模拟长管砂袋围堰的施工全过程，计算产生的沉降变形及基坑开挖对围堰的影响。结果表明，围堰施工时堰底内侧沉降明显，外侧坡脚处水平外移及隆起，基坑开挖引起围堰内侧变形明显大于外侧。     

内河沉管隧道岸上接口段设计与施工

为解决南昌红谷隧道高水位差条件下岸上暗埋段与沉管段连接处(接口段)挡水,顺利完成前期接口段的施工以及后续沉管浮运前接口段的拆除问题,综合考虑工程施工的安全性、可靠性及经济性,选用大型充砂长管袋围堰及防渗墙作为岸壁保护结构,钢管桩、旋喷桩和搅拌桩的组合形式作为围护结构。对常规水上拆除接口段方案进行优化,研究出干拆除堰内基坑堵头钢管桩、陆上进行管节基槽开挖以及对接范围内围堰陆上同步拆除等关键施工技术。施工效果表明:充砂长管袋围堰及防渗墙的组合止水效果好,陆上拆除接口段钢管桩、管节基槽及长管袋围堰质量有保证,作业安全可靠,接口段拆除工期缩短约31%,拆除成本降低约26%,取得了较好的应用效果,可为类似沉管隧道工程提供参考。     

盾构施工对航油管道的扰动效应

机场飞行区下施工容易造成上覆土体的沉陷,从而引起隧道上部埋置管道的局部下沉,并使管道产生较高的附加应力。通过对下穿盾构施工时所产生的土体下沉位移进行分析,探讨管道不同部位的沉陷分布规律计算模型;应用ABAQUS有限元软件对管道下盾构施工过程进行数值模拟,分别反映施加不同附加荷载情况以及不同管-隧相对位置下埋置管道力学状态改变。理论分析和数值模拟结果表明： 航油管道埋深较浅,管道呈受压状态且受飞机附加荷载影响应力增幅较大;管道与隧道的垂直间距过小,管道呈受拉状态而易引起受拉破坏。以安全评价方法为指标,可确定航油管道的临界埋深与管-隧间距。     

不同进洞高程黄土隧道洞口段振动台模型试验研究

黄土地区的隧道开挖打破了边坡内部原有的平衡状态,在地震作用下隧道洞口段可能受到严重的破坏而反映出不同的动力特性和震害特征。以宝兰客运专线大断面黄土隧道为工程背景,基于坡脚进洞和1/2倍坡高程进洞2种工况,开展黄土隧道洞口段的大型振动台模型试验,重点研究边坡不同高程位置处进洞的隧道洞口段坡-隧系统所表现出的震害特征和加速度响应特征。结果表明:(1)模型Ⅰ(坡脚进洞)洞口边坡发生震陷型滑塌,表现出纯黄土边坡的破坏特点,坡-隧系统相互作用不明显;模型Ⅱ(1/2倍坡高进洞)洞口边坡发生失稳性滑塌,并由坡顶前缘横向拉裂缝逐步向洞口附近扩展,拉张裂缝逐步发展为剪张裂缝,表明隧道自坡腰进洞影响了洞口边坡的稳定性,坡-隧系统相互作用明显;(2)进洞高程对衬砌结构加速度响应的影响与激振幅值的大小密切相关,进洞高程对高烈度地震作用下隧道洞口段衬砌的加速度响应有显著的放大作用,在隧道洞口段的抗震设计中应加以适当考虑。(3)在2种工况下隧道仰拱压力在20 cm位置处均达到最大,距洞口20 cm距离的部位是坡-隧系统相互作用最强烈的部位。当地震波幅值较小时,进洞高程对仰拱的外表压力有影响,对拱顶影响不大,随着地震波幅值加大,进洞高程对拱顶的外表压力影响明显增大,而对仰拱的影响显著降低。     

湿陷性黄土拓宽路基变形特性及强夯法处治效应模型试验

为揭示湿陷性黄土地区过湿拓宽路基变形破坏机理及强夯法处治效应,研制了离心场土工构造物变形测试系统,升级传感器电测手段,以浸水入渗条件下高速公路拓宽工程为研究载体,建立与实际应力相符的离心试验模型,通过试验得出了浸水增湿后拓宽路基的沉降变形特征和拓宽地基强夯处治效果。结果表明:拓宽路基坡脚处高含水量对拓宽黄土路基稳定性有显著影响,新路基坡脚水分聚集或地基内部水位上升导致黄土地基发生湿陷的条件成熟,在上部拓宽路基荷载的作用下,整个地基会发生整体或局部湿陷,进而引发整个拓宽新老路基脱节滑移;强夯法能很好地改善黄土地基的湿陷性,保证拓宽路基的整体稳定性。     

国道G317沿线某滑坡稳定性评价

文中滑坡位于国道G317沿线,属特大型滑坡,目前以坡体局部滑动或崩滑为主,在滑坡右侧前缘,坡体已经严重变形,拉张裂缝遍布坡体,随时可能有掉块垮塌发生。由于坡体的强烈变形导致其上的输电线路、居民房屋在未来可能受到进一步的威胁。此外,滑坡的变形与累进破坏可能产生整体滑动,威胁国道G317线的畅通,可能造成更大危害。该文对滑坡变形机制进行了分析,并选择重要剖面进行计算,最后提出了防治措施建议。     

桩体模量对水泥土搅拌桩复合地基破坏影响研究

针对目前水泥土搅拌桩复合地基整体稳定性研究主要基于假定全部桩体发生剪切或者弯曲破坏的不足，采用有限差分法，对不同位置处桩体的受力特性，破坏模式以及复合地基整体破坏过程的开展方向进行研究，在此基础上，分析桩体弹性模量对桩体受力、破坏模式和破坏顺序的影响。结果表明：水泥土搅拌桩复合地基在路堤荷载作用下，会同时发生弯曲与剪切2种破坏模式，并且水泥土搅拌桩受力在空间分布上具有很大的不同；路堤荷载作用下，桩体的破坏具有渐进性，坡肩以外桩体更易发生弯曲破坏，破坏方向由坡脚首先发生，并向路堤中心逐渐延伸，而路堤内侧桩体更容易发生剪切破坏，破坏方向由路堤中心向坡脚延伸；随着桩体弹性模量的增加，桩体会由剪切破坏转变为弯曲破坏；低模量水泥土搅拌桩复合地基会首先发生内部剪切破坏，之后坡脚处发生弯曲破坏；高模量水泥土搅拌桩复合地基会先于坡脚处发生弯曲破坏，随后在路堤中心发生剪切破坏；桩体弹性模量的提高会增加桩体抗弯刚度，使其承担更大的弯矩，更容易发生弯曲破坏。     

公路FRPM管涵洞静载破坏试验研究

为研究定长缠绕玻璃钢夹砂管的受力特性和层间破坏情况,从内径1.5m、壁厚5cm、长12m玻璃钢夹砂管沿着轴向截取一段长30cm作为试验管,进行无约束玻璃钢夹砂管细观力学静载试验,得到管壁内外侧轴向和环向应变分布规律、竖向和水平向的荷载-位移曲线及管壁破坏模式。依据竖向位移变化量与相应的荷载值计算出管刚度,分析了管壁内外侧各个部位处于受拉或受压状态和层间裂缝的开展趋势。结果表明:管壁内外侧相应部位处拉压相反的状态、夹砂层的质量和厚度影响管刚度,层间主要破坏模式是分层和剪切。     

复杂地质条件下桥梁临水岸坡稳定性研究

以剑河至黎平高速公路清水江特大桥黎平岸岸坡为研究对象,基于地质条件建立计算模型,运用刚体极限平衡法对拱座前缘临水岸坡的整体稳定性进行计算分析,对拱桥荷载作用下岸坡的附加变形采用数值分析,运用离散元法计算了拱座基坑边坡的稳定性。稳定性分析充分考虑了岸坡自重、桥梁荷载、暴雨、地震工况、校核洪水位、最高蓄水位、死水位以及库水极端骤升骤降速率下的不利工况。结果表明:(1)主跨248米黎平岸拱座前缘临水岸坡,在死水位、库水极端骤升骤降速率条件下,其岸坡整体稳定性系数不满足安全系数控制标准;(2)黎平岸拱座基础采用桩基后,在桥梁荷载作用下的岸坡附加位移矢量最大为3. 6mm,临水岸坡不会因桥梁荷载产生大变形而发生整体破坏;(3)拱座基坑后边坡按照设计坡率及加固防护后,其边坡稳定性满足安全系数控制标准。     

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.     

风化岩地质条件下带锁扣钢管桩施工工艺

广州市洲头咀隧道工程过江段采用沉管法施工,其中海珠区岸上段与沉管段衔接处位于珠江边,基坑采用模袋砂围堰后开挖,支护结构采用带锁扣钢管桩支护,锁扣钢管桩兼作止水帷幕。结合工程和地质条件,详细介绍在弱风化泥质粉砂岩等较硬的地质条件下如何进行带锁扣钢管桩施工,包括围堰设计、支护结构设计、锁扣钢管桩施工工艺。实践证明该工艺施工便利、安全可靠,值得类似工程借鉴推广。     

内河中游南昌红谷沉管隧道施工关键技术

南昌红谷隧道过江段采用沉管法施工,隧址位于赣江中游,流速和水位落差大。为解决两岸大型围堰填筑、异地双干坞管节预制、复杂河道水文条件下管节浮运、对接以及管节基础处理效果检测等方面存在的施工难题,采用“充砂长管袋+塑性混凝土墙+钢筋混凝土墙”的组合结构与堰内基坑钢管堵头桩“干割除”方法,实现围堰快速施工和防渗抗洪的要求;通过混凝土配合比设计、浇筑、养护、温控技术以及管节预制关键设备选型和大型钢模整体转场的施工方法确保管节制作的质量和速度;采用江河中大流速下管节浮运的专用装置、合理的管节拖轮浮运船舶编队方法和多功能GPS-RTK综合监测系统,确保超长距离管节浮运安全;采用可视化监测、水下探摸和管节接头水密控制技术,实现高水差下管节准确对接;采用冲击映像法和潜水员探摸相结合的方法,对沉管基础灌砂效果进行实时监测与综合评价。实践表明,红谷隧道施工形成的一系列新工艺与新技术,能有效解决施工中的难题、降低安全质量风险、缩短工期、节约成本,并对今后的沉管隧道工程具有借鉴意义和推动作用。     

包边填砂路基边坡稳定性计算方法研究

为了研究粘性包边土层与砂填料所共同构成的填砂路基边坡的稳定性,分析了填砂路基的破坏模式与破坏机理,并通过模型试验的结果得到了滑动面位置。根据所得的滑动面位置对填砂路基边坡稳定计算公式进行了推导,确定了稳定性系数的分析计算公式。研究表明：包边土可以使填砂路基边坡浅层滑动面向路基填料内部转移;在地基条件较好的情况下,被动土楔的滑动面为包边土内部过坡脚的一条斜线;主动土楔的滑动面位于填料内部的一条斜线,与被动土楔的滑动面构成折线滑动面;设计中应尽量选用抗剪强度较高的改良粘性土作为包边材料,同时应重视包边土的压实质量。     

关于铁路隧道仰拱与填充整体浇筑的探讨

为探讨隧道仰拱及仰拱填充整体浇筑的可能性,解决仰拱与仰拱填充分开浇筑与整体浇筑的争论,采用数值计算手段,建立荷载-结构模型,针对填充体不设置中心沟(管)、设置中心管、设置中心沟3种情况,分析仰拱填充不同浇筑时机对衬砌结构受力性能影响差异。研究结果表明:1)当仰拱填充内不设置中心管(沟),仰拱填充与仰拱整体施作,基本不影响衬砌结构受力性能;2)当仰拱填充内设置中心管,仰拱填充与仰拱整体浇筑,对衬砌结构受力性能影响较小,但填充表面中心处拉应力较大,为分开浇筑工况的7倍以上,加之中心管上部填充体厚度较薄,对抗拉不利,易开裂破坏,仰拱不宜与填充整体施作;3)当仰拱填充设置中心沟,仰拱填充与仰拱整体浇筑,对衬砌结构整体受力较为不利,不宜整体施作。     

纳界河特大桥桥址岸坡岩体稳定性数值分析

采用有限元法,结合现场工程地质勘察资料,分别对桥北岸坡岩体在天然状态下和桥梁荷载条件下的位移、应力状态进行了数值模拟分析。通过有限元折减系数法对岸坡的整体稳定性等进行了分析,得出了在自然状态下和荷载条件下的稳定性系数、天然状态下两岸谷底及陡坡段坡脚存在主应力集中现象,以及坡面和坡顶局部存在拉应力且对边坡岩体稳定不利的结果。桥梁荷载作用对边坡岩体应力的影响主要集中在基础附近,荷载对坡面岩体应力的影响较大。桥址右岸整体稳定,左岸在桥基荷载作用下桥基下方岩体产生局部塑性区,可能发生破坏,应采取措施加固,以策安全。