高压旋喷桩在高速铁路桥梁基础纠偏中的应用研究

珠三角地区某高铁桥梁扩大基础、墩台施工完毕后,在架梁时主体出现沉降、偏移等现象。通过对该高铁桥梁工程的基础发生位移的原因进行分析,认为该病害发生的原因在于基坑施工过程中由于涌水涌砂,降低了地基承载力,同时忽视了薄层淤泥质粉砂层对地基承载力不均匀性的影响。针对以上分析结果提出了采用高压旋喷桩纠偏的方案,并对高压旋喷桩的纠偏原理进行分析。分析认为高压旋喷桩可通过形成相对持力层,利用浆柱的挤土效应,借助受挤压土体的被动土压力形成纠偏。提高纠偏效率的关键在于在固定流量和压力的基础上降低喷嘴提升速度,增大注浆量,形成高效率的挤土效应。通过高压旋喷桩的纠偏处理,使发生位移的桥梁基础较好地复位,并且提升了地基的承载力,纠偏结果能够完全满足继续架梁的需求。     

桩网结构路基土拱效应离散元研究

建立桩网结构路基的离散元模型,从散粒体和微观角度研究了桩网结构路基中的土拱效应。结果表明:土拱效应随着桩间土的沉降而发展变化,桩间土发生较大的沉降后土拱效应才能达到极限状态。桩顶平面上方1.67倍桩净间距范围内土体的密实度受土拱效应的影响,土体孔隙率的变化与土拱效应发展保持一致。土拱效应发展过程中土体的竖向位移远大于水平向位移,桩顶上方竖向位移小于桩间土上方竖向位移,等沉面的高度位于2.7倍的桩净间距处。土体中竖向应力的影响范围与密实度的影响范围相同,土拱高度为该影响范围的上限,在该范围内土压力系数随土拱效应发展而变化,但两者变化并不一致,且土压力系数在桩顶上方和桩间土上方也不相同。     

高压旋喷桩联合袖阀管注浆加固法下盾构隧道施工过程路基沉降影响分析

以福州地铁1号线下穿福州火车站铁路工程为依托,应用有限元软件MIDAS/GTS建模并分析地基不加固、仅采用高压旋喷桩加固、仅采用袖阀管注浆加固、高压旋喷桩联合袖阀管注浆加固4种施工方案控制路基沉降的效果。试验及计算表明,高压旋喷桩联合袖阀管注浆加固地基方法能发挥高压旋喷排桩隔水和袖阀管注浆加固地基提升土体强度的优势,可减少沉降50%,是改善复杂地质条件地区盾构隧道施工中路基产生过大变形的有效方法。     

高速铁路路基工程PHC桩沉桩挤土效应研究

研究目的:通过对上海虹桥综合交通枢纽虹桥高速铁路站区路基先张法预应力管桩沉桩施工过程中孔隙水压力变化、深层土体位移及桩顶标高的的监测,掌握沉桩过程对预应力管桩桩周土体的挤土效应,研究和采取有效降低挤土效应的具体措施,控制和降低沉桩过程对周围土体结构的影响程度。研究结论:监测发现,距打桩施工区的水平距离越近,受挤土效应的影响越大,超孔隙水压力累计增长量越大;深度越深,超孔隙水压力累计增长量越大。通过对超孔隙水压力及深层土体位移的监测,合理调整了桩基施工的速率和施工工序。管桩的挤土效应比较明显,位移主方向是打桩前进的相反方向。采取提前偏移措施投放桩位,可以减少打桩施工对已完成桩位的影响。在需要控制土体位移量的区域,严格控制打桩速度和打桩方向,同时采取跳打工艺,可以有效降低打桩的挤土效应。     

群桩施工引起邻近场地扰动变形的试验研究

在邻近既有线的新建线地基上进行大面积群桩施工可能对既有线带来不利影响。依托鲁南高速铁路并轨段路基工程,开展不同桩型群桩成桩现场试验,研究大面积群桩成桩对邻近场地变形的影响,并将试验成果应用于新建线地基加固方案中。群桩施工扰动引起的邻近场地水平位移与竖向位移随成桩排数的增多呈现先增大后逐渐稳定的趋势,位移发展经历快速、慢速和逐渐稳定3个阶段;引孔深度15 m及20 m成桩工艺对静压管桩挤土变形的防控效果显著;以1. 5 mm为变形特征值时,管桩群桩引起地表隆起变形范围在0. 4倍桩长以内、横向变形范围在2倍桩长以内,微型桩及灌注桩引起邻近土体变形范围都在5 m以内;采用灌注桩群桩对鲁南高速铁路并轨段路基进行地基加固,既有路基坡脚测点向外位移最大值在1. 0 mm以内,表明既有路基基本不受施工扰动影响。     

高压旋喷桩在杭州地铁富春路站的应用

杭州地铁富春路站埋深23~26 m,处于砂质粉土、淤泥质粉质黏土层中,紧邻近江消防中队和秋涛路变电所,为了保证基坑及邻近建筑物的稳定与安全,施工中采用高压旋喷桩对土层进行加固。以该工程为例,介绍了高压旋喷桩的设计、施工工艺、施工质量检测与控制措施,并就施工中应注意的问题、冒浆的处理等予以阐述。富春路站基坑外旋喷加固共计12 870 m3,在基坑开挖过程中,监测数据显示坑外建筑物变形与沉降均在允许范围内。高压旋喷桩在该工程中的成功应用,表明该技术是保证基坑周边建筑物稳定和安全的有效措施,为类似工程提供了有益的借鉴。     

挤密桩处理湿陷性黄土路基的效果研究

黄土由于其湿陷性的特殊性质,导致铁路路基出现不均匀沉降,从而影响铁路安全。本文依托湿陷性黄土路基工程背景,建立三维数值模型,对挤密桩处理湿陷性黄土路基效果进行研究。结果表明:挤密桩桩径对挤密水平范围有显著影响,挤密影响范围可分为充分挤密区、有效挤密区和挤密影响区。桩周土体竖向位移随距桩边距离的增大先迅速增大随后逐渐减小直至为0,在距离桩边约0.7~1.0 D处,竖向位移达到峰值;竖向位移随深度增加而逐渐减小,当深度约为2 m(0.4倍桩长)时土体几乎无竖向位移,随后竖向位移继续增大。一定范围内增大挤密桩直径能显著扩大挤密影响区。依据分析结果得出依托工程最经济、合理的挤密桩直径为0.4 m;根据现场监测数据,路堤施工完毕后路基整体累计沉降量不超过5 mm,满足规范要求,说明灰土挤密桩处理湿陷性黄土路基效果良好。     

高速铁路无砟轨道陡坡路基桩板墙侧向位移的影响分析

针对陡坡地段路肩式桩板墙侧向位移对高速铁路无砟轨道路基沉降的影响。采用有限元数值分析并结合现场实测,以某高速铁路无砟轨道陡坡地段路肩式桩板墙工点为原型,通过逐步释放墙顶侧向位移,分析墙背土压力的变化规律;研究由此产生的路基面附加沉降大小及分布形态;建立特征部位处附加沉降与墙顶侧向位移的函数关系。研究结果表明:墙背土压力沿墙背呈先增加后减小的分布形态,最大值出现在墙顶以下6~7 m之间,现场工况条件下墙后土体已进入主动状态;墙顶侧向位移引起的路基面附加沉降沿路基横断面近似呈三角形分布,其影响范围约为17.2 m;墙顶侧向位移与路基面附加沉降基本呈线性关系;现场工点墙顶侧向位移s与近墙钢轨轨下路基面沉降e的解析关系为e=0.4s,工后墙体侧向位移引起的路基面附加沉降仅为工后沉降规范允许值的13%。     

浅埋暗挖隧道穿越填石区地表沉降控制

厦门城市轨道交通1号线城市广场站—塘边站浅埋暗挖区间采用矿山法施工,由于隧道穿越地质条件复杂的填石区地表沉降难以控制。仅采取喷射混凝土封闭掌子面、注浆加固、加强超前支护措施累计地表沉降接近70 mm;而采取地表高压旋喷桩超前加固,洞内全断面帷幕注浆、双层小导管超前支护等多种措施,能将地表沉降控制在5 mm以内。据此提出了地表高压旋喷桩超前加固、全断面帷幕注浆、双层小导管超前支护、长管棚初期支护和拱脚加固施工方法。经实施效果良好。研究成果能为城市浅埋暗挖隧道穿越填石区提供参考。     

桥桩施工对邻近既有地铁隧道影响实测研究

研究目的:杭州市备塘路高架改造工程邻近已运营的地铁1号线,桩距离地铁最近为12.43 m,桩长67.9 m。因地铁1号线已有裂缝、渗水等状况出现,桩采用全套管钻孔灌注桩施工。为研究高架桥桩施工对邻近地铁隧道变形的影响,在桥桩施工过程中对周围深层土体水平位移、孔压、隧道结构水平位移和沉降进行监测。研究结论:(1)已运营地铁隧道出现渗水、裂缝现象时,在邻近既有隧道的桩基施工时采用全套管钻孔灌注桩施工对地铁影响较小,满足地铁隧道安全保护要求;(2)全套管钻孔灌注桩施工时,孔压对埋深较浅隧道的影响波动较大,但恢复也较快,对埋深较深的隧道影响恢复较慢,相对于埋深较浅的隧道来说,其变形较大;(3)全套管钻孔灌注桩施工时,上层土体位移较大,对埋深较浅的道床沉降产生较大的影响,而深层土体位移较小,对埋深较大的隧道影响较小;(4)本研究成果对桩邻近已运营地铁隧道等类似施工工程具有参考价值。     

某集装箱铁路工程下穿津秦高速铁路桥梁安全影响分析

下穿既有高速铁路桥梁工程,施工期间及运营阶段的桥下工程恒载及活载影响,会导致既有高速铁路周围土体发生垂直和水平运动,产生的附加应力会引起临近的既有高速铁路基础产生竖向沉降及侧向位移,数值过大甚至会影响到高速铁路运营安全。结合某在建集装箱五线铁路下穿已建成的津秦高速铁路桥梁工程,利用桩土共同作用有限元程序plaxis等有限元软件,从承载力、水平变形及沉降等方面分析土体运动对津秦高速铁路桥梁的安全影响。分析结果表明,以路基下穿津秦高速铁路方案沉降影响超出允许范围,存在安全风险,后改为桩板结构下穿。     

静压预应力管桩挤土效应试验

静压预应力管桩施工过程所产生的挤土效应会对周围工程环境造成不良影响,需采取合理措施减小挤土效应影响.晋石高速公路LK14+476、LK14+490和LK14+510三个断面在距离最外排管桩5.0 m处开挖深度2.5～3.0 m、宽度1 m的防挤沟,在距最外排管桩5.0 m、10.0 m处布置测斜管,进行施工过程的变形测试试验.试验结果表明,三个断面距最外排管桩10 m处地表最大侧移分别为7.1mm、9.2 mm和5.4 mm,在2.0 m深度处最大侧移分别为6.2 mm、7.6 mm和4.7 mm;距最外排管桩5.0 m处地表最大侧移分别为13.9 mm、4.7 mm和9.6 mm,在2.0 m深度处最大侧移分别为15.3 mm、9.5 mm和11.3 mm;防挤沟具有较好的减小侧向挤压作用,静压管桩侧向挤压程度与压桩顺序有较大关系;本工点施工完成第四排桩以后对路基外侧挤压基本不影响.     

深港隧道下穿运营地铁和商业街地层沉降控制技术

介绍广深港客运专线深港隧道下穿深圳地铁1号线、地下商业街工程,综合应用拱部高压水平旋喷桩、长管棚、超前深孔预注浆作为隧道超前支护,采用洞桩法施做钻孔灌注桩和桩间咬合旋喷桩作为隧道两侧的围护结构,CRD法开挖和支护,以及施工过程实时监控量测,及时反馈、指导施工,通过小导洞对隧道上方地层实施加固补偿注浆,分层分部位加固土体,精确控制沉降,确保隧道上方建筑物的结构安全和地铁运行安全。     

大直径泥水平衡盾构浅覆土始发地表沉降特性

研究目的:在盾构始发阶段,由于覆土浅、地层自稳能力差,地层扰动引起的危害已成为不可忽视的问题。基于此,本文以京张高铁清华园隧道工程为背景,依据始发段实际加固方案及现场监测得到的始发段掘进参数,采用有限差分法建立三维泥水平衡盾构隧道数值模型,通过分析始发施工过程中隧道周边地表土体位移,并与现场实测进行对比,研究大直径盾构浅覆土始发段地层位移变化特征。研究结论:(1)数值计算与现场监测结果得到的土体位移规律基本一致,验证了本文盾构法施工数值模拟计算方法的工程实用价值;(2)由于始发竖井端头进行了高压旋喷桩加固,相应的地表沉降明显得到控制改善,印证了加固方案的有效性;(3)得到了大直径泥水盾构浅覆土始发土体变形规律:隧道轴线上方土体的沉降位移最大,为20 mm,两侧逐渐减小,两端呈现轻微上拱趋势,隧道周围土体有向洞室挤人运动的趋势;(4)该研究成果可为类似大直径盾构浅覆土始发工程提供参考。     

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。     

大面积静压群桩对邻近场地挤土变形影响试验研究

依托鲁南高铁曲阜东站并轨段路基工程,开展预应力管桩群桩成桩现场试验,研究大面积静压群桩对邻近场地挤土变形影响。结果表明:大面积静压群桩过程中,土体横向水平位移与地表隆起位移随成桩排数的增多而逐渐增大;位移发展经历快速、慢速及逐步稳定3个阶段;横向水平位移沿深度总体上呈减小趋势,其分布与土层性质有关;地表隆起位移随距试桩区水平距离的增大呈指数型衰减;该试验条件下,先成桩的微型桩对后压入的管桩挤土效应具有隔离作用,引孔深度15和20 m对横向水平位移及地表隆起位移的防控效果显著;压桩完成时,地表横向、竖向位移的影响范围分别约为88倍和30倍桩径;单排压桩新增位移量随压桩排数的增加呈先增后减趋势,表明前排压桩引发的挤土变形影响比后排压桩更大。     

刚柔长短组合桩-网复合地基工作性状研究

研究目的:为了探讨刚柔长短组合桩-网复合地基控制深厚软土路基工后沉降的可行性,须深入研究该类复合地基在深厚软土路基中的工作性状。为此,依托哈大高速铁路新营口车站路基处理工程,有针对性地开展现场试验研究。研究结论:(1)桩体刚度与桩间土体刚度存在较大的差异,是路堤填土中产生"土拱效应"的直接原因,且土拱效应的强弱取决于差异刚度的大小;(2)该类复合地基下的沉降变形模式主要包括路堤等沉区域、路堤土拱效应影响区域、负摩阻力作用区域、正摩阻力作用区域以及下卧土层等沉区域等五方面,且褥垫层基础的刚度是桩体与土体差异沉降大小的主要影响因素;(3)该类复合地基中CFG桩桩顶压力平均值是桩间土压力平均值的196倍,而MIP桩桩顶压力平均值是桩间土压力平均值的22倍,MIP桩有效提高了浅层土体的地基承载力;(4)采取刚柔长短组合桩-网复合地基联合堆载预压法加固深厚软土路基,可消除96%以上的沉降量,工后沉降可控制在2.0 mm左右,能满足高速铁路运营期间的稳定性要求;(5)研究成果能够为高速铁路、高速公路的深厚软土路基处理提供良好的指导作用。     

盾构下穿既有铁路线路地基加固方案与效果分析

结合上海市轨道交通11号线盾构下穿沪宁铁路现场施工监测,发现土体用高压旋喷桩加固后,能够减少隧道结构与其周围土体之间的刚度差异,均匀土层应力分布,增加土体抗力,并可有效地控制盾构穿越时所引起的地面变形。     

富水粉砂地层水平 MJS 桩施工 对周边环境的影响及控制研究

全方位高压喷射工法(metro jet system,MJS)具有全方位、高精度、排泥集中等优点,在复杂地质条件 和盾构穿越既有车站等不利施工工况下有着较强的适应性。为研究水平 MJS 成桩对周围粉砂地层的影响,优化 水平 MJS 设计施工参数,以苏州轨道交通 6 号线苏锦站富水粉砂地层中 MJS 试桩工程为背景,采用现场试验的 方法研究水平 MJS 成桩引起地下水位、超静孔隙水压力、土压力和深层水平位移的变化规律。研究结果表明： 试桩期间水平 MJS 喷浆时超孔隙水压最大增加了 46.1 kPa;喷浆使地下水位最大上升 3.6 m,停止喷浆后水位最 大下降 1.5 m;土压力的变化趋势与孔压一致,喷浆时土压最大上升 40.6 kPa。由于粉砂层引孔过程中土体自支能 力不足,易塌孔,本次施工中引孔时的测斜最大发生 1.2 mm 的内倾,喷浆时测斜最大发生了 2.2 mm 的内倾。苏 州地铁 8 号线时代广场站水平 MJS 施工期间车站底板最大位移值为 0.8 mm,满足规范要求。粉砂层 MJS 施工过 程中在水泥浆液中加入 3%掺量膨润土,可防止出现塌孔和抱钻现象。     

旋喷桩在重载铁路路基下沉病害整治中的应用

结合某重载铁路路基下沉病害整治工程,介绍斜打旋喷桩技术在既有路基下沉病害整治中的设计方案及施工质量控制措施,阐述旋喷桩加固机理,并采用瞬态瑞雷波法检测整治效果。从整治效果来看,斜打旋喷桩技术用于既有线路基下沉病害整治是可行的、有效的,采用瞬态瑞雷波法进行整治效果的快速检测与评价,其检测结果是合理可信的。