深大沉井下沉阻力的现场监测

分析刃脚土阻力与侧壁摩阻力的大小和变化规律是沉井设计计算的重要内容,现有规范中所给的计算方法是否适用于大型沉井基础的设计计算,还需进一步验证。为此,通过布置刃脚踏面土压力传感器、侧壁土压力传感器以及GPS沉井姿态监测系统,对沪通长江大桥主墩沉井的下沉阻力开展了现场监测。结合大量现场监测资料,分析了大型沉井基础下沉期间的下沉机理与下沉阻力分布特征,对目前沉井下沉阻力计算中常用的规范和计算方法的适用性进行了分析,结果表明:目前的设计计算方法在计算刃脚土阻力时均未考虑刃脚所在土层前期固结压力的影响,因此,此类计算方法仅适用于沉井入土深度较小、刃脚所在土层前期固结压力不大的情况,当沉井入土深度较大时,计算值与实际值相比明显偏小;由于压力松弛效应,沉井侧壁摩阻力随入土深度的增大呈先增大后减小的变化规律,压力松弛区影响高度≥5 m。另根据现场监测结果,提出了侧壁摩阻力分布简化模型,分为以下3个阶段:第1阶段为线性增加阶段,侧壁摩阻力分布模式为三角形分布;第2阶段为压力松弛影响阶段,侧壁摩阻力分布模式为三角形分布+倒三角形分布;第3阶段为压力松弛下移阶段,摩阻力分布模式为梯形分布。研究结果可为沉井设计计算方法的优化提供参考。     

马鞍山长江大桥北锚碇沉井监测分析

马鞍山长江大桥北锚沉井体积巨大,下沉施工中有必要对其进行实时监测,主要监测内容包括刃脚与侧壁土压力、沉井结构钢板钢筋应力、沉井内外水位及沉井几何姿态等。首先采用数值分析,确定了沉井下沉初期为沉井结构受力的最不利工况,且边隔墙中跨部位为关键截面。监测结果表明,所选的关键截面较为合理。在沉井下沉初期,刃脚土压力对吸泥极为敏感。随着沉井的下沉,侧壁摩阻力逐渐增大,刃脚土压力趋于减小。沉井结构钢板与钢筋应力未出现过大拉应力,沉井几何姿态监测结果也表明下沉施工顺利。     

复杂地层大型污水处理构筑物沉井实施方案优化研究

以某沿海大型污水处理构筑物沉井为例，通过对比分析沉井初沉前不同预制高度（第一节）条件下的基底压力、地基承载力及不同刃脚下沉深度的阻力，对沉井施工过程中可能发生的问题进行预测；提出了基于基底压力、修正地基承载力分别与砂垫层厚度的曲线及交点进行沉井预制前临时基础铺设砂垫层厚度优化，基于地层界面处刃脚下取土和刃脚下留土两种取土方法的下沉系数与合理区间[1.05, 1.25]的关系进行沉井实施方案优化的方法。以计算结果和变化规律为基础预测可能发生的问题，与现场实际基本一致；对实施方案进行合理优化，确保了沉井的顺利实施。     

大型沉井下沉力学性能分析与研究

通过分析马鞍山长江大桥锚碇基础大型沉井侧土压力的监测数据,提出了沉井侧摩阻力分布图式规律。当沉井下沉深度较小时,井壁侧阻力基本随着入土深度呈线性增长;而当沉井下沉超过一定深度后,随着下沉深度不断增加,侧摩阻力分布呈现上下小、中间大的分布图式,且峰值点以上的部分可基本看成线性分布。更重要的是,随着沉井入土深度的不断增加,沉井侧摩阻力峰值逐渐增加,且峰值发生的位置也逐渐下移,这主要是由于压力松弛区下移造成的。最后,提出同类大型沉井在类似地质条件下侧摩阻力的修正公式。     

四川金沙江向家坝水电站10号沉井施工监测

沉井周边地质情况是沉井的设计及沉井下沉施工的主要因素,沉井的平稳下沉及成功下沉到设计位置是沉井施工的关键,因此有必要对沉井下沉过程的沉井仞脚土压力和井壁摩阻力进行实时监测,以指导沉井的信息化施工。四川金沙江向家坝水电站10号沉井仞脚土压力和井壁摩阻力的实时监测结果表明,监测数据真实地反映了沉井周边的地质情况,指导了沉井的信息化施工。     

黏土-砂交互地层沉井下沉阻力研究

为明确交互地层中沉井下沉阻力特征,以常泰长江大桥6号墩沉井基础为背景,基于实测数据对黏土-砂交互式地层中大型沉井下沉过程中的刃脚踏面反力、侧壁压力及侧摩阻力的大小与分布规律进行研究。结果表明：沉井下沉阻力集中在外圈井壁,外圈井壁刃脚踏面反力与踏面埋置深度的相关性较高,且受沉井自重的影响显著,因下部粉质黏土层与粉砂、细砂层的极限承载力相当,随沉井底口由砂土层进入粉质黏土层,外圈井壁刃脚踏面反力均值并无显著变化;在第2次浇筑井壁混凝土阶段,沉井底面位于粉砂、细砂层与下部粉质黏土层分界面,随着沉井自重增大,砂土层内的刃脚踏面反力显著增加,粉质黏土层内的刃脚踏面反力因受土层的超孔隙水压力消散的影响反而有所减小;刃脚踏面由砂层进入粉质黏土层后,位于砂土层内的沉井侧壁压力及下沉侧摩阻力显著增大。     

超大沉井基础设计及下沉方法研究

常泰长江大桥主航道桥为主跨1 176m公铁合建斜拉桥,通过技术经济综合比选,桥塔基础采用沉井方案。针对超大型沉井基础截面尺寸大、自重重、入土深等问题,提出了减自重、减冲刷的新型台阶型沉井基础方案,通过模型试验及数值分析确定了沉井相关设计参数,并基于地基中土体的三维应力状态和摩尔-库伦强度破坏准则,建立了深大基础三维地基承载力计算表达式。沉井基础成功实施的关键是可控的取土下沉措施,研究了超大型沉井下沉机理,探明随着沉井平面尺度的不断增大,端阻力与井壁侧摩阻力相比逐渐成为控制因素,沉井下沉施工必须进行盲区取土。通过对沉井刃脚下土体破坏形态的研究,提出土体破坏的临界宽度控制法和台阶式取土法,可为沉井下沉施工提供指导。     

大型沉井下沉阻力监测技术

介绍了泰州长江大桥南锚碇沉井基础的施工特点和下沉阻力现场监测技术。在下沉过程中,采用土压力计监测了每节沉井的侧壁土压力和沉井的刃脚土压力。通过这些监测数据的整理和规律分析,既控制了沉井的安全平稳的下沉,也为同类型的大型沉井的设计和施工提供了可以参考的依据。     

桥梁大型沉井基础建造技术发展与展望

沉井基础在大型桥梁主墩、锚碇基础中得到广泛应用，并在沉井工程勘察、工程设计与施工技术方面取得了一定的进展。在工程勘察技术发展方面，地质参数获取方法在现有理论分析法、室内试验法、现场试验法的基础上进一步发展了现场载荷板试验法，研制了侧摩阻力监测装置，对地基承载力、侧摩阻力等地质参数认识不断加深。在工程设计技术发展方面，通过对平面形式与尺寸、结构安全、软弱地基砂桩加固等方面不断进行优化设计，形成了适用于大型沉井的结构与地基处理的设计方法。在沉井施工技术发展方面，针对沉井浮运定位与着床，提出了井孔封闭助浮、多阶段多方式长距离浮运技术，以及液压千斤顶多向快速定位着床技术，研发了锚系定位系统；针对锅底开挖下沉的不足，提出了全节点支撑、中心块状支撑等新型开挖下沉工艺；针对高压射水结合泥浆泵设备取土的不足，研制了四绞刀快速破取土设备、可自移动式快速取土设备、机械臂水下定点取土机器人等新型设备；针对人工监测的不足，采用信息化监测系统进行沉井施工监测，形成了自动监测-风险预警-辅助决策控制-设备自动化执行的智能化监测控制技术；在沉井工业化建造技术方面进行了有益探索，将取土平台与供气管、供水管、排泥管、施...     

特大圆形锚碇沉井下沉系数和稳定系数研究

为了解特大圆形锚碇沉井下沉施工中下沉系数和稳定系数变化规律,以武汉鹦鹉洲长江大桥北锚碇高43m、外径66m的沉井基础为背景,运用太沙基理论对3次接高与3次下沉的不排水沉井施工方案各工况进行稳定性验算。结果表明:在前2次沉井下沉过程中,其下沉系数较大,下沉较容易;第3次下沉过程中,其下沉系数减小,下沉较困难,须采取相应助沉措施。沉井的正面阻力和侧摩阻力在各下沉工况下均随着沉井的下沉深度呈线性增加,且正面阻力在沉井节段接高稳定工况下增幅达到最大,在刃脚踏面支承工况下增幅最小,稳定性均满足要求。     

南京长江第四大桥北锚碇沉井基础施工监控技术

南京长江第四大桥北锚碇采用沉井基础,尺寸为69.0 m×58.0 m×52.8 m,距长江大堤仅90 m.沉井体积庞大,所处区域地质条件复杂,覆盖层较厚.依据规范并结合以往的施工经验,提出沉井几何姿态监控标准.介绍沉井下沉深度和平面位置及偏斜、刃脚踏面反力、沉井侧壁土压力、沉井结构应力、地下水位与井内水位、沉井底部土体开挖地形、地表沉降和长江防洪大堤沉降量的监测方案.通过施工监测,掌握沉井下沉的实时信息,为施工提供指导信息,确保施工安全顺利进行.     

考虑土体非线性固结沉降的复合地基桩侧负摩阻力研究

基于Davis一维非线性固结理论,求得桩周土体固结沉降随时间和深度变化的计算公式;结合桩-土双曲线荷载传递模型,建立复合地基中桩体平衡方程的矩阵表达式,通过将矩阵方程组联立迭代求解,得到复合地基中桩侧摩阻力、桩身轴力及中性点位置.通过针对某工程实例的对比分析,验证了本文中所建理论计算方法的可靠性;继而探讨了地基土固结度、桩周土体初始体积压缩系数、桩端土体压缩模量及桩-土应力比对桩侧负摩阻力和中性点位置的影响.研究结果表明:所建立的考虑土体非线性固结沉降的桩侧负摩阻力计算模型可以有效、准确地反映复合地基中基桩负摩阻力和中性点位置随地基土固结时间的变化规律;桩周土体初始体积压缩系数对桩侧摩阻力影响显著,桩端土体压缩模量对中性点位置影响显著;桩身下拽力、中性点深度随着桩-土应力比的增大而减小.     

深厚淤泥土层大型沉井基础下沉阻力研究

为了解深厚淤泥土层中大型沉井基础下沉阻力的分布特征,以温州瓯江北口大桥(主桥为主跨800m的三塔钢桁梁悬索桥)为背景,对中塔沉井基础下沉阻力监测数据进行分析,研究侧壁土压力、底面支承反力分布规律,以及刃脚底面反力与静力触探指标之间相关性。结果表明:淤泥土地层中施工的大型沉井基础,其侧壁压力沿深度方向近似线性增长,其值略大于相同深度位置的水土自重压力;沉井刃脚底面及斜面的反力值在底口入土一定深度后保持稳定,刃脚底面与斜面反力的比值为1.8~2.2,相对稳定;刃脚底面反力值与静力触探试验的锥尖阻力具有较高的相关性,在沉井底口中心下沉到一定深度后,其比值为1.4~2.2。     

真空联合堆载预压法加固软土地基现场试验研究

为了优化万隆湖积软土地基处理方案，开展了现场试验研究，通过监测数据分析了真空联合堆载预压法的加固效果和环境影响。结果表明:通过真空联合堆载预压可以达到控制工后沉降和提高地基土强度的目的；沉降影响范围在20.0 m左右，预压区边缘6.0 m深范围的土体产生显著的水平位移；排水板间距由1.0 m加密为0.8 m后，沉降速率增快2.7%~12.5%；建议排水板深度穿透淤泥层，工期许可时应采用较大的排水板间距。     

基于有限元分析的油库储油罐软土地基不均匀下沉数值模拟

油库储油罐所处的软土地基在外界因素干扰下易出现不均匀沉降问题,导致油库储油罐罐体变形、位移等问题,为此提出基于有限元分析的油库储油罐软土地基不均匀下沉数值模拟。根据油库储油罐软土孔隙水、土粒、天然土体等的孔隙率,分析油库储油罐软土地基固结沉降的影响因素,获取油库储油罐软土地基沉降的平均固结度；根据有限元分析方法以及虎克定律,分析油库储油罐软土地基的非线性特征,确定油库储油罐软土地基在不同状况下应力的确定；采用ANSYS软件构建油库储油罐软土地基模型,分析油库储油罐软土地基不均匀下沉情况。仿真模拟表明,当施加荷载时,油库储油罐底板中心以及整体沉降逐步提升；初始加载时,地基土外力作用造成超孔隙水压力高于地基附加应力,储油罐一次加载的外力作用大于分级加载,分级加载可降低软土地基不均匀下沉情况。     

五峰山长江特大桥沉井基础施工监控

五峰山长江特大桥主桥为主跨1 092m的钢桁梁公铁两用悬索桥,北锚碇采用100.7m×72.1m×56m的沉井基础。该沉井首节采用钢壳混凝土结构、其余9节采用钢筋混凝土结构,采用"三次接高、三次下沉"的方案施工。为及时掌握沉井下沉施工过程中的几何姿态及受力情况,建立实时在线监测系统,对沉井几何姿态、沉井结构应力及沉井刃脚土压力进行自动化监测,基于监测数据及时进行沉井下沉控制。结果表明:下沉过程中沉井测点高差和倾斜度均在限值内,沉井挠度基本在20mm限值内,沉井几何姿态较好;沉井混凝土及钢结构测点的实测应力基本在限值范围内,沉井刃脚各测点的土压力均控制在1.20MPa限值内,沉井结构受力良好。     

冻融条件下桩基侧摩阻力模型试验研究

基于自制的冻融循环模型桩试验系统,对桩土间土体融沉引起的桩侧摩阻力进行了室内试验,主要研究了不同含水率土体中模型桩在冻结温度分别为-1,-2,-5℃和-10℃时桩侧摩阻力的变化规律.结果表明:桩侧摩阻力在一定范围内随冻结温度降低而增大;桩侧摩阻力随土体含水率的变化而变化且存在一个界限含水率,低于界限含水率时,侧摩阻力随含水率的增大而增大,反之则随含水率的增大而降低.最后,联系温度与含水率对桩侧摩阻力的作用关系,基于荷载传递法,提出了考虑温度影响因子的冻融土体中桩侧摩阻力计算模型,并以沈阳地铁中段DK11 +685联络站建设工程为例,对施工过程中的桩基受力情况做了现场监测.数值计算结果与现场监测结果吻合程度较好,验证了所建立本构关系模型的有效性.     

深厚软土地基超载预压对桥梁桩基负摩阻力的影响

软土地基上的基桩,由于桩周土的向下运动,土与桩的摩擦增加了桩的下拉荷载,这就是桩侧的负摩阻力,负摩阻力的存在增大了桩基的变形甚至导致破坏。对此,以瓯飞堤穿越深厚软土区大桥群桩基础为工程实例,采用理论计算及三维有限元数值计算手段,分析工程实施过程中附加荷载施加对既有桩基工作环境影响。结果表明:由于负摩阻力的作用,桩身轴力随着深度的增加先增大后减小;桩侧摩阻力沿深度呈非线性变化;位移中性点位于黏土层与圆砾层交界处;群桩中各基桩空间分布不同,附加荷载引起同一承台下基桩-土变形协调存在差异,对桥桩安全监测应具有针对性。     

后压浆灌注桩处理软基工程试验研究

结合实体工程现场试验,对后压浆灌注桩与普通灌注桩单桩承载力、桩端阻力以及桩侧阻力的分布情况进行对比分析。结果表明:后压浆灌注桩上部桩侧摩阻力更容易充分发挥,对于软土地基承载力的改善较明显,可广泛应用于软土地基处理中。     

武汉四新地区大面积软土沉降对市政工程的影响及处理措施

揭露武汉四新地区软土分布现状及特性,从不同角度分析其对几类典型市政工程可能带来的不良影响,如:路面下沉、凹凸不平、开裂、桥头跳车严重,以及管涵沉降、错缝、地面塌陷等,负摩阻力降低桩基础承载力,软土中地铁隧道下沉影响列车正常运行等。在此基础上,提出应结合地质条件,根据不同工程建设情况综合考虑过渡设计(过渡柔性路面、桥梁引道过渡段等)、地基处理、加大构筑物埋置深度使建筑物基底置于硬土层等方法,以减少或消除沉降影响。同时,建议有关建设主管部门给予足够重视,尽早开展该区域沉降监测工作。