液态CO_2相变破岩技术述评研究

作为物理破岩技术,液态CO_2相变致裂技术自研发以来,其应用由煤层增透逐渐扩展到岩体破裂,克服了炸药爆破破坏性大、危险性高的缺点,为岩体开挖提供了新的思路。随着CO_2相变破岩技术的发展,泄放能量不断提升,施工工艺不断进步,破岩效果不断增强。但其破岩过程及机理的研究刚起步,理论研究落后于工程实践,这在一定程度上制约该技术的进一步发展,制约其向深部地下工程扩展和大规模推广。本文针对液态CO_2相变破岩技术的起源、原理、应用和研究进展等方面进行介绍,并对上述科学问题及后续研究重点进行展望。     

微振动浅孔控制爆破在基坑开挖中的应用

某地铁盾构始发井处基坑岩层属于坚硬裂隙岩,岩石呈块状或巨块状,采用非炸药爆破方式施工很难对石方进行开挖,且该基坑紧邻小区建筑物及交通要道,炸药爆破极易对周边环境和安全造成影响,因此在基坑开挖中采用了微振动浅孔控制爆破方法。介绍了采用微振动浅孔控制爆破的技术方案(包括爆破参数选择、爆破施工流程及相关工作)和安全防护措施。爆破振动监测及数据处理分析表明,采用微振动浅孔控制爆破技术并制定严密可靠的安全防护措施,能够有效控制爆破飞石、噪声及冲击波,是一种安全、经济、有效的施工方法。     

精细爆破在地铁硬岩深基坑开挖中的应用

结合青岛地铁某深基坑开挖工程实例,介绍精细爆破在地铁硬岩深基坑开挖过程中的应用。根据工程地质条件,为满足周边复杂环境下的严要求,基坑采用"中部拉槽、横向分区、纵向分段、竖向分层"爆破开挖方案,增加了爆破自由面,同时,结合理论分析和多次试验数据的回归分析调整并选取合理的爆破参数,确保了爆破开挖的施工安全并加快了工程进度。     

新建基坑工程对既有地铁车站的影响及对策

研究目的:某新建基坑位于既有地铁工程安全保护区内,基坑与地铁车站结构水平净距约2.0 m,新建基坑开挖不可避免地会对地铁结构产生影响,为了评定新建基坑在实施过程中对既有地铁结构的影响情况,依托通用有限元软件ANSYS,构筑拟建基坑与地铁结构的有限元模型对拟建基坑开挖过程中地铁结构的响应进行计算分析,以明确新建基坑开挖对既有地铁结构的影响程度,从而采取有针对性的措施。研究结论:(1)新建基坑施工对地铁车站影响显著,主要为基坑开挖及降水等过程;(2)基坑开挖至基底,主体结构未施作时影响最大,结构向着基坑开挖临空面产生位移,地铁结构在基坑开挖至基底时竖向最大位移为26.3mm,水平位移为17.8 mm;(3)建议开挖过程中采取措施尽可能减小新建基坑施工对既有地铁结构的影响,确保新建及既有工程的安全;(4)本研究结论可供类似基坑工程参考。     

天津滨海软土地区地铁车站开挖基坑稳定性分析

研究目的:天津滨海地区多为海相沉积层,地下水位高,地层中存在淤泥质土。地铁建设首先面临的问题就是地下车站基坑的稳定性,保证基坑工程的安全性具有重要的经济和社会效益。本文对天津地铁某换乘车站基坑开挖施工变形规律进行研究,对于后续开工建设的地铁车站基坑工程具有一定的借鉴意义。研究结论:(1)在地下车站开挖过程中,受软土层突然应力释放及地下水位变化的影响,易引起周边建筑物地基的不均匀沉降,造成地面开裂、建筑物与地下管线变形。(2)本文利用有限元分析软件,建立三维数值模型,对基坑分步开挖施工过程进行动态模拟,对开挖过程中的围岩稳定性进行计算分析,得出:车站各主要受力构件均未达到极限强度,整个车站不会发生结构失稳破坏;车站基坑周围地表沉降量不大,对既有运营的地铁线路及车站围护结构的影响较小,开挖满足结构变形与周边建筑物的差异沉降变形控制要求。(3)本研究成果可为沿海软土地区地铁车站基坑开挖等类似工程提供参考。     

复杂环境下地铁施工二氧化碳破岩技术研究

某地铁标段位于城区,周边施工环境敏感,建(构)筑物密集,对石方开挖振动、噪声等控制要求较高。若采用静力爆破、机械开挖等方式进行石方开挖,工效较低,难以满足工期要求。决定采用二氧化碳液-气相变膨胀破岩技术进行破岩,并开展了现场对比试验。研究表明:单排布孔试验中,测点的振动速度小于0.1 cm/s,未触发振动监测仪;双排布孔试验中,近点的最大振动速度为2.187 cm/s,远点的最大振动速度为1.817 cm/s,均小于一般建筑物的安全振速(3 cm/s)。该技术具有较好的安全性,且对周边环境的影响较小,验证了其在复杂环境下应用的可行性。     

城市复杂环境条件下某深大基坑支护开挖施工技术

随着城市轨道交通建设的飞速发展,深大基坑越来越多地出现在地铁工程中。由于城市内工程条件复杂,深大基坑的开挖会对周边环境产生多方面影响。主要对某深大基坑支护开挖过程中所应用的支护形式设计、开挖支护步序安排等技术措施进行介绍,以上措施在减少施工对周边环境影响上取得了良好的效果,对类似工程有一定参考价值。     

复杂环境下桥梁基坑浅孔控制爆破技术

结合紧邻既有侯西铁路新黄河特大桥基坑开挖工程施工实践,介绍了采用控制爆破技术以降低爆破振动速度和控制爆破飞石为目标的复杂环境桥梁基坑开挖技术,总结了物理隔离防护、地面防护及孔口防护等立体多层次复合防护技术,施工实践取得了良好的效果,为类似工程提供了借鉴。     

地铁与紧邻地块深基坑同步开挖相互影响分析

研究目的:随着地铁与周边地块同时建设的工程越来越多,两者基坑一般呈深且大的特征,基坑同时开挖风险较大。基于此,本文以西北某市在建地铁基坑与周边地块基坑同步开挖为工程背景,对不同开挖工况下两基坑的变形规律及趋势进行研究,并结合现场实测数据对比分析,以期为类似地铁基坑工程建设提供一定的理论参考和工程经验。研究结论:(1)在两基坑间距小于基坑深度的2倍范围时,两基坑同时开挖相互影响很大,必须进行有限元分析出临界安全工况,并相应给出推荐工序;(2)在两邻近深基坑同时施工中,会出现支护强的一方基坑向支护弱的一侧基坑整体偏移的趋势,应对支护弱的一方基坑加强设计;(3)建议深基坑同时施工时,尽量在平面上及具体工序上错开施工,竖向上支撑位置处于同一高度,有利于两基坑的安全;(4)本研究可为地铁与周边地块基坑同步施工等类似工程提供一定的理论参考及工程借鉴。     

地铁结建车站零距离近接基坑施工安全研究

以天津地铁5号线思源道站结建工程为依托,采用数值模拟方法对零距离近接基坑开挖施工的安全性以及基坑开挖对既有车站的变形力学行为进行分析。研究结果表明,在零距离近接基坑开挖施工过程中,围护体系受力和变形均在允许范围内,未出现失稳,施工安全能得到保证;既有车站应力和变形仍满足原设计要求,基坑开挖不会对既有车站造成破坏。研究方法及结果可为类似零距离近接基坑工程设计和施工提供技术指导。     

紧邻运营地铁安全保护区基坑爆破振动控制技术

深圳安托山安峦公馆基坑需爆破开挖,爆破区紧邻运营地铁安全保护区,为了确保基坑爆破安全对各项减振措施进行了试验研究。依据试验结果,对距地铁隧道边缘水平距离20 m以内采用了小孔径装药、非电导爆管雷管起爆、布设双排减振孔、孔底设置气垫层等措施;对距地铁隧道边缘水平距离20~30 m采用了数码电子雷管干扰减振和布设减振孔;对距地铁隧道边缘水平距离30 m以外采用了导爆管雷管微差控制爆破。整个基坑爆破施工期间振动速度小于控制值,工程如期完工。     

地铁车站深基坑爆破开挖振动控制技术

长沙地铁2号线西延线工程一车站基坑开挖方量大,工期紧,周边紧邻住宅区,交通流量大。采用深孔爆破与浅孔爆破相结合的爆破方式。为控制爆破开挖振动,通过现场试验和数值模拟分析,总结出了微差爆破的最佳间隔时间和减振孔设计参数。通过采用毫秒延时起爆和减振孔相结合的综合爆破振动控制技术,保证了周边建筑、围护结构和止水帷幕的安全,加快了施工进度。     

基坑开挖引起下卧地铁隧道上浮变形的控制研究

以徐州轨道交通1号线工程车辆段基坑开挖施工为工程背景,在基坑开挖过程中对下卧地铁隧道的卸荷回弹变形进行动态再评估;对实测数据进行分析,提出了基坑施工对下卧地铁隧道的工程风险控制措施;有效控制了地铁隧道的上浮变形,确保了基坑及下卧地铁隧道结构安全.     

复杂环境下地铁明挖深基坑的爆破施工

南京地铁孝陵卫车站基坑开挖工程的石方工程量大,环境复杂,工期紧,采用中深孔分阶分段微差松动爆破方案,可以充分发挥大型机械设备的优势。在爆破实施时采取一系列技术安全措施,确保了施工安全和施工进度,取得了良好的社会效益和经济效益。     

深基坑开挖对既有地铁隧道的影响分析及控制措施

软土地区邻近地铁运营线路的深大基坑开挖是一项极其复杂的工程.基坑开挖过程中,如何保证地铁隧道的稳定和安全是整个工程中必须考虑的问题.通过同类工程实测反分析的设计施工参数,应用三维有限元分析手段,预估分析基坑开挖对紧邻地铁隧道的影响,探讨减少基坑开挖对紧邻地铁隧道影响的控制措施,以保证地铁的正常运营,为类似工程设计与施工提供借鉴和参考.     

铁道科学研究院2006年科技成果简介(续一)

12青藏线冻土区开挖爆破技术试验研究研究青藏高原冻土路堑和冻土隧道快速爆破开挖的施工技术和方法,切实提高高原冻土爆破的效率、可靠性和安全性,从理论上探讨了冻土的爆破性指标。通过现场爆破试验得出如下结论:①高温极不稳定冻土区,冻土弱松动爆破炸药单耗为0·2~0·25 kg     

基坑开挖对已建地铁站结构的安全性影响研究

研究目的:已建地铁站后续物业开发时,超大基坑施工过程对地铁车站结构的影响较大,为了保证地铁运营的安全性,本文运用数值仿真分析模型,研究了基坑施工过程土体应力、应变特征,分析了基坑开挖对地铁车站结构的影响,评估了地铁车站结构的安全性,对项目进行可行性分析,并给出建议措施。研究结论:(1)地铁车站后续物业开发会对车站结构及轨道产生不利的变形影响;(2)基坑开挖过程中,地层的变形主要出现在基坑底部,施工时,应制定合理的施工方案,遵循"时空效应"原则,避免大块土体开挖;(3)模拟过程中,基坑沉降对地铁车站的影响主要表现在引起局部应力集中,需要对施工过程的关键点进行合理的简化,以保证模拟的准确性和计算的完备性;(4)施工过程中需加强对近邻地铁车站结构的变形监控工作,以保证线路安全营运和施工的顺利进行;(5)本文根据实际工程进行分析研究,其成果可应用于地铁后续物业开发对已建地铁结构影响问题的处理。     

上软下硬地层中明挖基坑“吊脚桩”支护型式应用研究

结合青岛地铁2号线燕儿岛路站,针对"上软下硬"土岩地层,对"吊脚桩"这一特殊支护型式在基坑开挖施工中使用条件、计算方法、设计要点等进行探讨。工程实践表明该支护型式在此特殊地层中应用是成功的,可为类似工程提供参考。     

硬岩地区大跨度地铁车站施工变形特性研究

研究目的:青岛地铁2号线华楼山路站处于硬岩微风化岩层,设计两端采用复合式岩石喷锚支护和吊脚桩支护方式进行明挖,中间段采用三台阶七步暗挖法,并采用爆破施工。本文以该车站工程为背景,在施工过程中对车站主体及周边环境进行现场监控量测,分析硬岩地区大跨度地铁车站施工变形特性并总结变形规律,为类似工程施工提供参考。研究结论:(1)复合式岩石喷锚支护段比吊脚桩支护段地表沉降小,基坑开挖初期地表沉降快速增大,开挖至地板位置趋于稳定,明挖段最大沉降量小于暗挖段最大沉降量;(2)相同深度位置处,复合式岩石喷锚支护段比吊脚桩支护段锚杆内力小,吊脚桩深层水平位移呈"倒梯形"分布;(3)暗挖隧道内,拱顶沉降和净空收敛主要发生在三个阶段,即上台阶和中台阶左右两侧开挖阶段,下台阶开挖时开始趋于缓慢稳定;(4)该研究成果可应用于指导硬岩大跨度地铁车站的施工领域。     

地铁车站深基坑卸荷回弹影响深度的试验

针对地铁车站超深基坑开挖坑内隆起的预估分析,在静止侧压力系数室内试验仪上对上海的土层土样进行加荷-卸荷试验模拟基坑的开挖。通过对试验数据的进一步分析整理,采用侧向应力松弛法以及卸荷比与回弹模量的关系规律来研究基坑开挖回弹的规律,以便在地铁车站超深基坑开挖中采用合适的工程措施,从而保证工程的安全,并为其他工程应用提供借鉴和参考。