可回收式钢管护坡桩受力性能及拔桩对新建基础影响

深大基坑的发展趋势愈发明显,对于大尺寸基坑,肥槽回填后,可回收再重复使用的护坡桩构件能够带来显著的经济效益。本文通过有限元软件Midas/GTS对某市某地块基坑支护设计项目进行了数值模拟,分析研究了基坑开挖过程周围土体的变形响应,钢管护坡桩桩身受力及变形规律,以及拔桩过程对基坑内新建建筑物基础的影响。数值分析结果表明:该基坑开挖过程中基坑变形以坑底回弹为主,该钢管护坡桩构件水平刚度大,可承受桩后土体的水平作用力,牢固可靠,可周转重复利用,有效降低了临时支护中钢筋和混凝土的浪费。实际施工中应在桩身1/2、1/3处设置加强措施,如在钢管内部设计钢节点或肋板以提高抗弯与抗剪刚度。拔桩过程无填充时,基坑内新建建筑物基础的附加变形响应较大,为保证基础底板不发生过大不均匀沉降,应进行回填处理。     

肥槽回填对装配式地下车站结构的力学影响

肥槽回填是明挖装配式地下车站的主要施工阶段,对装配式地下结构的内力和变形有重要影响。针对肥槽回填阶段装配式地下车站结构的力学特性,建立增量法结构计算模型,对不同肥槽的回填材料、回填方案以及中板结构施作的先后次序等工况下的装配式地下车站的结构进行分析,研究不同工况对装配式地下车站结构内力和稳定性的影响。研究结果表明：①采用常规土体材料进行肥槽回填,其回填荷载会导致该阶段装配式结构部分的接头内力超过接头承载能力,回填荷载作用下结构有失稳趋势(拱脚支撑受拉);②采用结硬性材料进行肥槽回填,不同分层方式的回填方案对装配式结构的接头内力和稳定性影响差异较大,其中结硬性回填材料一次性回填对结构的影响比常规土体回填更大,分多层回填时能有效降低回填荷载的影响,采用4次分层回填方案,结构受力与变形均有大幅改善,能确保结构稳定性,使接头承载性能满足要求;③在肥槽回填之前施工中板结构,能大幅改善肥槽回填荷载对结构接头承载能力和稳定性的影响,各种回填方案均能满足结构受力和稳定性的要求,因此中板施工前置工况可降低对肥槽回填材料和方案的要求,不排除今后采用较低强度结硬性材料回填的可能性。     

复杂基坑施工对相邻地铁车站沉降的影响分析

研究目的:既有的地铁车站周边常存在后续的商业开发,基坑邻近车站施工会对其结构变形产生不利的影响。本文以天津市天河城购物中心复杂基坑施工为背景,通过三维数值分析,计算基坑的两种开挖方案引起的相邻天津地铁3号线和平路站的沉降值,并评估两种方案对地铁结构安全性的影响,为施工方案的选择提供依据。研究结论:(1)基坑在降水与开挖共同作用下,坑底出现微隆起,基坑周边地表出现沉降槽,地铁车站以沉降变形为主;(2)原方案能更好地控制地铁车站变形,调整方案引起的车站最终沉降略大于原方案;(3)两种方案均能满足地铁变形控制要求,调整方案的工期比原方案减少3个月,经综合比选后推荐采取调整方案;(4)本文根据实际工程进行分析研究,其成果可应用于基坑紧邻地铁施工对既有地铁车站影响的处理。     

软土地区某临近高铁基坑支护设计及监测分析

研究目的:高铁旁基坑开挖日益增多,在软土地区极易导致高铁沉降,严重影响安全运营。目前软土地区高铁旁基坑支护设计及监测技术尚不成熟,设计经验及监测数据极度缺乏。本文依托软土地区某紧邻高铁的基坑实例,对其设计及监测进行研究。研究结论:(1)提出高铁侧支护应按变形控制、对支护加强的方案实施,可减小路基沉降;(2)软土地区基坑开挖后高铁沉降时间长,呈蠕变特性,每层土开挖后沉降速率先大后小,最终沉降值很大;(3)同一位置路肩、接触网立柱、铁轨沉降基本一致,基坑中部沉降速率及沉降量较大,两侧及远离基坑处沉降较小;(4)坡脚沉降比路肩、接触网立柱、铁轨沉降小;(5)周边基坑同时开挖及降水,导致两基坑交界处高铁沉降较大;(6)本基坑开挖与降水影响高铁距离约5倍基坑深度;(7)本基坑设计和监测经验可供高铁旁基坑设计、施工借鉴。     

环形支撑体系在超大异形深基坑中的应用研究

研究目的:随着轨道交通线网的发展,出现很多体量庞大的多线换乘车站,其基坑一般呈超大、异形的特点,如何选择一种安全经济合理的围护形式至关重要。本文以广州天河公园地铁站基坑工程为例,开展超大异形深基坑工程支护设计方案研究,根据工期要求,提出变形控制措施及优化方案。研究结论:(1)环形支撑与传统对撑方案比较,能显著减少支撑数量,支撑平面布置灵活,经济合理;(2)基坑分区设计可降低支护设计难度,改善围护结构受力,但导致工期增加,在基坑安全及施工进度两方面因素综合评估下,必要的基坑分期选择显得尤为重要,本项目大基坑支护方案相比较原方案总工期节约8个月;(3)环形支撑体系在异形基坑支护中发挥了较大优势,偏压受力工况下亦可满足支护结构受力要求,确保基坑安全;(4)本研究成果可为异形深基坑工程提供一定的理论参考和工程借鉴。     

高水位下斜拉桥承台基坑开挖支护的设计与施工

研究目的:针对传统大基坑开挖方案和支护形式与斜拉桥承台施工空间易产生冲突这一现象,设计一种合理的方案和施工工艺解决类似冲突,并结合实例重点阐述SMW工法在既有线旁基坑支护方案的设计方法. 研究结论:大基坑开挖支护过程中,其基坑支护的形式可以灵活使用,也可通过施工工序的调整,使基坑开挖支护方案适合用特定的施工场景;采用SMW工法所需工期较其它工法短,废土外运量远比地下连续墙工法少,并能在狭小范围内施工,对场地要求不高,型钢又可回收,造价较地下连续墙明显降低,是既有线旁基坑支护的一种可选方案.     

地震作用下隧道衬砌背后空洞影响机制研究

研究目的:由于隧道衬砌背后空洞的存在对隧道抗震影响很大,本文以高烈度地震区的敦煌-格尔木铁路阔克萨隧道为研究背景,研究隧道衬砌背后空洞位置、空洞大小、围岩级别和隧道埋深等因素对隧道结构的地震动力响应规律及影响机制,并提出合理的加固方案,确保地震作用下隧道运营安全。研究结论:(1)空洞的存在降低了衬砌结构的变形性能和抗震特性;(2)对空洞隧道拱顶最大主应力影响最敏感的因素是围岩级别,其后依次为空洞环向大小、空洞位置、空洞径向大小和空洞轴向大小,而隧道埋深则是最不敏感的因素;(3)回填注浆加固方案可降低隧道衬砌的拉应力,改善衬砌的内力和应力分布,回填注浆+套拱加固方案要比回填注浆+锚杆方案作用效果好,回填注浆+锚杆+套拱组合加固方案抗震效果最佳;(4)本研究成果对隧道衬砌背后存在空洞时在地震作用下的空洞影响机制和加固方案选取具有一定的指导意义。     

地铁交流供电方案探讨

研究目的:越来越多的城市开始建设地铁,但地铁直流供电系统存在固有的缺陷,杂散电流腐蚀、发电反馈制动能量回收、直流断路器灭弧这三大顽症成为制约其发展的瓶颈,且其建设成本也相对过高,因此解决上述问题迫在眉睫。本文旨在设计一种新的地铁供电方案——交流供电方案,既满足供电的要求,又能解决上述问题。研究结论:(1)地铁交流供电方案从根本上解决了杂散电流腐蚀、发电反馈制动能量回收和直流断路器灭弧问题;(2)与直流供电方案相比,交流供电方案使地铁供电系统造价降低了30%以上;(3)交流供电方案降低了地铁运营维护成本;(4)本文提出了全新的地铁交流供电系统设计理念,可应用于地铁供电系统设计领域,为地铁交流供电的研究、设计提供理论基础。     

福州站北广场深基坑工程实例分析

研究目的:针对福州站北广场存在深厚淤泥层的地质情况,结合南侧紧邻既有铁路站台、其余侧周边无重要建筑物的环境实际,考虑工期要求,制定基坑支护方案为南侧排桩+竖向斜支撑、其余侧放坡喷锚+平台+悬臂桩。本工程中的设计方案、监测对比结果可供类似工程参考。研究结论:(1)针对软土地区面积较大的基坑,根据基坑侧壁不同控制要求,有针对性的制定位移控制为主的排桩结合竖向斜支撑方案,稳定性控制为主的放坡结合悬臂桩方案,经监测数据验证,本方案合理可行,可供类似工程参考;(2)基坑设计过程中应注重基坑侧壁实际情况的调查,利用已有加固措施来合理提高岩土参数,可节省工程投资,缩短工期;(3)施工过程中应严格控制基坑周边超载,确保基坑变形量处于允许范围内,减少基坑事故风险;(4)本研究成果可为软土地区深基坑支护设计与施工提供指导。     

复杂条件下改扩建工程基坑周边变形控制研究

研究目的:随着城市快速发展和扩张,中心城区的基坑工程紧邻既有建筑物和地下室,周边环境复杂,开挖过程需满足周边严格的变形保护要求,以及建筑物的正常使用。本文结合某综合楼的改扩建基坑工程的设计和成功实践,总结了相关的设计方法和措施,给同类基坑工程设计提供参考。研究结论:(1)改扩建工程的基坑场地复杂多变、具有风险高、保护难度大、变形控制要求高、施工条件限制等特点;(2)偏载作用下基坑两侧水平变形存在不对称性,通过增大围护体系刚度能有效减小其侧移量,减小地面最大沉降量,遵循时空效应分块开挖有利于控制围护结构变形及周围地表沉降;(3)应加强信息化施工和过程控制,及时封闭支撑体系,根据监测数据调整施工或注浆加固;(4)本文提供的若干基坑周边变形控制措施,对相似的复杂条件下改扩建工程基坑设计和实施方案选择有一定的参考意义。     

盾构隧道病害分析及上方架空轻质回填研究

研究目的:紧邻地铁盾构隧道的抗拔锚杆高压注浆易诱发严重的隧道病害,包括管片环错台、椭圆度超限、开裂、接缝及螺栓孔渗漏水等,影响地铁正常运营及结构安全。本文基于实际工程案例中基坑施工历程、隧道病害现状、监测数据,借助数值模拟手段,分析隧道上浮及病害成因,并提出一种隧道上方架空轻质回填的方案,为类似工程提供借鉴。研究结论:(1)基坑地下室大面积抗拔锚杆高压注浆是造成隧道发生上浮的主要原因,地下水位上升引起的隧道上方土层重度减小及强风化粉砂质泥岩的软化、膨胀,降低了隧道上方土层的抵抗作用;(2)隧道纵向不均匀上浮和注浆引起的隧道侧方压力增大,导致隧道发生环径向错台、椭圆度变形超限,过大的"竖鸭蛋"变形是隧道管片侧墙开裂、接缝及螺栓孔渗漏水的直接原因;(3)针对隧道开裂、渗漏水及椭圆度变形,提出相应的病害处理措施;(4)提出"架空结构+轻质EPS板"的回填方案、相应的施工工序及EPS板施工要点,实测结果表明该地铁保护方案将隧道沉降控制在9. 1 mm;(5)本研究成果可供类似盾构隧道上方堆载工程参考。     

长昆线桥隧相连设计研究

研究目的:沪昆铁路客运专线长沙至玉屏段,沿线地形起伏,存在多处桥隧相连段落.在桥隧相连设计过程中,隧道洞门能否容纳下桥台结构并有效缓解洞口空气动力学效应、隧道低洞口端洞口排水、桥隧电缆槽对接过渡以及隧道洞外存在挡墙结构时挡墙是否能起到作用并能保证施工安全等,均存在较大的难点.为解决沪昆铁路客运专线长沙至玉屏段桥隧相连的工程难题,需对桥隧相连进行专门研究.研究结论:(1)采用扩大洞门横断面+挖孔灌注桩方案,能有效解决桥隧串接时桥台结构伸入隧道及洞口空气动力学效应等难题;(2)桥隧对接时,桥台基坑可根据条件的不同分别采用台后挖孔灌注桩防护和台后放坡两种方式开挖;(3)对于桥隧对接时洞门结构外存在挡墙的情况,在挡墙下设桩基+托梁,并将挡墙设计为锚杆挡墙,可以解决桥台基坑开挖引起挡墙结构不稳的难题;(4)通过在隧道内设置过渡段,可有效地将桥梁与隧道电缆槽顺接起来;(5)隧道内低洞口端设置洞口检查井汇集洞内水体,能有效解决洞内排水问题.     

珠三角城际铁路32m双线简支槽形梁方案研究

研究目的:针对珠三角城际铁路特点,充分发挥槽形梁的自身优势,通过综合比选分析研究,提出适用于珠三角城际铁路的32 m双线简支槽形梁方案。研究结论:(1)提出了适用于珠三角城际铁路的斜墙式Γ形腹板,实体底板的32 m双线简支槽形梁方案;(2)经过综合比选,确定了电缆槽放置在槽底轨道两侧的桥面布置形式;(3)对结构各部位尺寸进行了多程序、多模型的分析比选,所推荐的方案满足使用功能,计算的各项指标满足规范要求;(4)所推荐的方案满足整体预制架设施工的需求,运架一体机更适合槽形梁,并提出运架一体机荷载图式;(5)本研究成果能够指导双线简支槽形梁尝试在城际铁路中推广使用,同时也为在其他标准的铁路、地铁中槽形梁的选择提供参考。     

北京地铁9号线白石桥南站围护及盾构调头设计

主要从三个方面对白石桥南站围护即盾构调头设计进行了总结:(1)对换乘节点大尺寸基坑的两种主要设计方案进行了比选,指出了它们各自的优缺点;(2)车站施工场地狭小,通过合理的基坑开挖步序安排,有效地解决了施工场地不足的问题;(3)受车站施工场地及车站上方高压线的限制,大型起重设备无法安装,盾构调头只能在车站内进行,对站内调头方案进行了详细介绍,并指出了该方案的设计要点。     

邻近开挖对桥梁桩基变形与内力影响分析

研究目的:邻近开挖会对桥梁桩基造成不利影响,严重时将影响高速铁路的运营品质与安全。本文通过现场原型试验,获得深厚软土地区3种开挖工况下邻近桩基的工作性状,采用ABAQUS有限元软件对试验过程进行三维数值模拟,通过与试验结果的对比分析,验证计算模型与参数的合理性。基于验证后的计算模型,探讨无支护开挖主要参数(基坑宽度、边缘净距、基坑深度)对桩身变形与内力的影响规律。研究结论:(1)邻近开挖引起的桩身位移与弯矩分布范围约为设计时主动受力桩的2.1~2.8倍,劣化了桩基的工作状态,在高速铁路运营维护中应引起高度重视;(2)基坑宽度大于5倍的边缘净距时,可忽略继续向外侧加宽基坑对邻近桩基的影响;(3)当边缘净距大于30 m(相当于6倍的基坑宽度)时,开挖窄浅基坑(宽度≤5 m且深度≤3 m)对邻近桩基的影响不大;(4)桩顶水平位移、桩身最大弯矩随深宽比增加大致呈指数型增长趋势,且间距越小,其增长速率越大;(5)本研究成果可供高铁桥梁桩基设计、施工、运营维护借鉴。     

兰新高铁穿越大风区线路选线及防风措施设计

研究目的:铁路选线设计及工程措施设计是项目设计的重点和难点,直接关系到项目建设的经济性及可靠性。结合兰新高铁工程实施,通过分析提出穿越百里风区段选线原则及综合比选要点。针对风灾对铁路的危害,开展路基、桥梁、防风明洞等防风科研,提出关于时速200 km铁路有针对性的防风措施设计。研究结论:(1)风灾对既有兰新铁路存在多方面的危害,兰新高铁速度快、车体轻,威胁更大,线路方案研究及防风措施设计十分重要;(2)穿越百里风区段线路走向选择,风灾影响是重要的控制因素,同时要坚持功能选线、地质选线、环保选线、安全选线、经济选线的原则;(3)兰新高铁穿越百里风区段采用沿既有兰新线南侧并行方案满足功能需求的同时,通过易于实施的防风措施既减缓风灾危害,而且可以减少环境影响,节省工程投资;(4)路基防风工程以挡风墙为主要结构形式,其结构形式主要有悬臂式、扶臂式、柱板式等类型,结合风区划分、风速分布及频率特征,在不同的路堤高度和路堑深度分别确定;(5)桥上防风屏均采用钢结构,桥梁采用具有防风作用的槽形梁,可有效解决结构和防风等安全要求;(6)在百里风区风力强劲的核心区段,为加强防风措施,设置部分防风明洞;(7)本文所述的线路选线及防风措施设计可为类似项目设计提供参考依据。     

地铁深基坑开挖对下部既有公路隧道的影响分析

以昆明地铁3号线西山公园站深基坑工程骑跨既有公路隧道为工程背景,利用Midas-GTS建立二维数值模拟深基坑全过程,研究基坑开挖对下方既有隧道的变形影响规律。分析坑内加固和基坑时空效应施工措施对控制隧道上抬变形的影响,结合现场实际监测数据和有限元分析表明:(1)基坑开挖对下部岩体具有显著的垂直方向卸荷作用,其受力状态和形状的改变程度受限于上部土体性质、土体开挖量、开挖方式及隧道围岩性质;(2)坑内加固后可明显降低隧道衬砌的隆起变形,降幅约为18%;(3)实际监测数据略小于计算结果,但变形趋势二者较为吻合。     

可回收锚索工艺在城市地铁施工中的应用

研究目的:随着城市地下工程开展的日益增多,可回收锚索作为一项新型专利技术正在逐渐地应用于基坑支护工程中。由于普通的预应力锚索常常不可回收,仅仅在广东、北京地区一年就有数千吨的钢绞线留在地下,不仅造成极大的材料浪费,而且留下的钢绞线还成为后续工程施工的地下障碍物,造成严重的地下污染;斜打入基坑外的锚索,往往伸出红线范围,侵犯临近建筑的地下空间。研究结论:本文中可回收锚索成功应用于深圳市地铁福田枢纽的工程实例,详细介绍了可回收锚索施工中的相关技术要求和注意事项。从长远来看,可回收锚索施工技术将会大大节约企业生产成本,而且经回收后不会对周边环境造成影响,可以循环利用,为社会节约能源和创造效益。     

深基坑开挖对邻近既有高铁桩基影响研究

研究目的:大中型城市的市政工程建设高速发展,其中深基坑工程越来越多,由于土地资源稀缺,其不可避免地会近接既有建筑或结构。本文针对深基坑开挖邻近既有高速铁路桥基的少见工况,结合有限元数值模拟进行研究,对基坑围护结构与桩基受深基坑开挖影响的规律进行分析,并结合现场实测数据进行对比验证,以期为今后类似的深基坑近接工程提供参考与指导意义。研究结论:(1)深基坑开挖的卸荷效应使得坑周岩土体平衡状态遭到破坏,进而发生应力重分布;(2)深基坑开挖导致基坑底部隆起,围护结构向坑内发生移动;(3)岩土体应力场改变带来位移场改变,赋存于岩土体中的结构物(如桩基)由于岩土体的运动而发生变形,基本均向坑内移动,桩基上部变形较大,下部变形较小;(4)数值模拟数据与现场实测数据对比基本吻合,基坑开挖完成后产生的变形均处于安全范围,证明了设计的围护与支撑方案对深基坑安全起到有效作用,该支护方案设计以及桩基变形规律研究可应用于今后类似工程中。     

装配式地下连续墙设计施工技术研究

研究目的:现浇地下连续墙是深基坑工程中常用的围护形式,但是在特殊地层和施工环境下,传统工艺经常存在塌槽,现场水下现浇混凝土质量不易控制,接头夹泥、漏水,成槽泥浆排放存在环保问题等缺陷。装配式地下连续墙技术是对传统地连墙设计和施工技术的重大改进,大大减小工程风险,提高施工速度,对城市地铁超深基坑施工安全具有重大意义。研究结论:(1)装配式地连墙在工厂预制,具有墙体质量好、占地面积小、施工速度快、环保等特点;(2)通过数值模拟与试验验证了套筒锚接的接头形式满足受力要求;(3)配合预搅拌成槽、移动式墙幅拼装插入设备拼装墙幅,以及后期的墙缝注浆止水,永临结合形式的围檩配合内支撑体系,形成系统的装配式地下连续墙工艺;(4)装配式地连墙质量可靠、施工工艺简单、配套设备研发齐全、技术经济优势明显,可在地铁超深基坑明挖施工中推广应用。