下穿高速铁路工程防护设计及沉降评估技术研究

文章以天津武清翠亨路下穿京津城际和京沪铁路工程为背景,分别针对临近营业线高速铁路工程的防护设计、沉降变形评估技术进行了研究,采用三维有限元模型进行了基坑分层开挖和分层浇筑过程分析,对临近高速铁路工程的基坑开挖、结构浇筑施工等全过程进行了安全评估计算。研究表明,临近高速铁路工程应重点控制地下水位变化、基坑开挖卸载和结构浇注加载问题;采用高压旋喷桩进行全封闭止水设计,可避免基坑抽水或临近铁路降水对既有高速铁路沉降影响,并有效减小基坑施工和结构加载对临近铁路所产生的变形影响,保证实测高速铁路变形满足规范要求;建模分析与实测数据的对比证明了所采用评估方法准确、可行。     

大直径浅埋隧道下穿运营高铁防护措施研究

研究目的:由于技术规程对受下穿工程影响引起高铁桥墩的位移要求高,为保证盾构施工期间运营高铁的安全,必须要对大直径浅埋隧道盾构下穿高铁段采取可靠的防护措施。本文依托国内首个下穿运营高速铁路的大直径盾构项目——苏州市城市主干道下穿沪宁城际铁路工程,针对其软土地区及高铁桥墩变形高等特点,研究盾构施工中地层损失率、隔离桩桩径及桩长、钢护筒内灌注材料等参数对高铁桥墩的影响,提出安全可靠的加固方案。研究结论:(1)隧道盾构下穿饱和粉、细砂土层,建议对隔离桩内的土体进行加固,提高土体稳定性;(2)隔离桩刚度随着直径的增加而增加,盾构施工对高铁桥墩的影响随之减小;(3)根据不同桩长的隔离桩水平变形和对高铁桥墩的影响,结合嵌入土层类型和深度,确定了合理的隔离桩桩长;(4)钢护筒内灌注不同材料的隔离桩,组合刚度主要由钢护筒的直径和壁厚决定,钢护筒内土体注浆对高铁桥墩影响比灌注混凝土的小;(5)提出软土地区下穿运营高铁工程的加固方案和安全评估思路,可以确保工程实施中和实施后沪宁城际铁路的运营安全,可为以后类似工程提供参考。     

明渠整治工程下穿高铁桥梁安全性影响分析

为研究市政与高铁交叉工程对高铁的安全影响问题,选取青山港二号明渠综合整治下穿天兴洲大桥工程为对象,结合工程特点、规范及条文制定了安全影响评价标准,定性分析出造成高铁桥墩水平变形的主要施工步为基坑填挖方、不对称加载、高压旋喷桩地基加固等。针对以上施工步进行三维有限元定量数值分析,提出高压旋喷桩对临近铁路桥墩影响的等效计算方法。研究发现,对黏土淤积层进行高压旋喷桩加固会导致临近铁路桥梁基础产生较大水平变位,采用非挤土桩基础进行地基处理可以明显减小临近铁路桥梁基础的水平变位。研究成果可为同类高铁工程施工及安全评定提供借鉴。     

软土地区临近运营高铁路基建筑基坑防护方案研究

高速铁路运营速度快、轨道平顺性要求高;对于临近运营高铁路基的基坑开挖,尤其在软土地区,合理的基坑防护可以有效降低基坑开挖对高速铁路路基的影响,具有重要的现实意义。结合某城市工程实际,研究某高速铁路附近锚桩防护方案基坑开挖对高速铁路路基的影响。分别采用ABAQUD软件进行数值模拟和对各施工阶段进行现场监测,对比分析锚桩防护方案基坑开挖引起的高速铁路的附加沉降量与横向水平位移。结果表明,高速铁路的附加沉降量与横向水平位移符合规范要求,锚桩防护方案切实可行,数值模拟结果与实测数据对应较好,可以较好的反映高速铁路的位移情况。     

软土地区基坑开挖对临近高铁影响数值仿真分析

研究目的:随着临近高铁的上跨和下穿道路工程日益增多,大量新建道路等基坑工程位于高铁路基或桥梁保护范围以内,使得高铁结构不可避免地受到基坑施工的影响,在软土地区更为严重。本文以天津地区临近某高铁的道路下穿高铁工程为背景,运用ABAQUS软件建立三维数值分析模型,对不同距离、不同挖深、不同封闭式路堑节段的基坑施工过程进行了数值仿真分析。研究结论:(1)基坑施工引起的高铁路基和框构桥梁的附加差异沉降量、轨道的平顺性均满足规范要求。基坑开挖会引起高铁路基和框构桥的隆起变形,封闭式路堑浇筑后隆起变形减小;(2)施工过程中,基坑开挖为关键风险阶段,当施工至远离高铁72 m以外的基坑时,剩余节段施工对高铁基本无影响;(3)施工过程中应尽量减小每次的开挖量,按照每节独立开挖浇筑的工序进行,尽可能地将施工影响控制在极小的范围内,以免影响铁路运营的安全性和舒适性;(4)本文研究成果可以为临近高铁工程建设提供一定的理论依据,对软土地区临近高铁的基坑开挖有一定的参考意义。     

基坑开挖对临近城际铁路车站承台桩的影响评估分析

针对临近高铁基坑开挖施工对高铁车站承台桩的变形影响,以珠海某临近既有运营城际铁路的基坑工程为背景,采用弹塑性有限元法,建立数值模型,模拟基坑开挖过程中对临近车站承台桩的影响。分析了基坑开挖过程中基坑边超载、土层弹模等因素对车站桥承台桩的变形影响。研究结果表明:基坑边地表超载的施加有利于约束车站承台桩的侧向位移、土体弹模对车站桥承台桩的水平位移影响较大。     

临近既有高铁桥梁工程对运营安全性影响分析

对临近某高铁立交工程的基坑开挖、顶进施工、U形槽开挖过程对高铁桥梁的影响进行分析研究。以封闭式路堑下穿高铁桥梁段为背景,采用大型通用有限元软件ABAQUS建立结构的三维数值模型,模拟由基坑开挖、下穿框架桥结构顶进至U形槽开挖的完整开挖过程,对比分析常规防护方案和加强防护方案对高铁桥梁的影响。分析结果表明:常规支护加固开挖时,桥墩基础处土层最大横向位移影响值为0.5 mm,桥墩基础处土层最大竖向位移影响值为0.8 mm;加强型支护加固开挖时,桥墩基础土层最大横向位移影响值为0.15 mm;桥墩基础处土层最大竖向位移影响值为0.34 mm,加强防护措施可有效控制高铁桥梁的附加沉降量,确保高铁的安全运营。     

某高速铁路路基帮宽段沉降控制方案研究

沉降控制一直是高速铁路路基设计施工考虑的重要部分,然而国内外对高速铁路路基帮宽段的沉降影响研究较少。依托实际工程,研究高速铁路无砟轨道帮宽后既有路基的沉降控制方案,运用有限元软件Midas GTS-NX模拟路基填筑普通填料和轻质混凝土情况下旋喷桩、钢管微型桩的加固效果。结合施工技术的合理性,最后确定该工程条件下"钢管微型桩+轻质混凝土"更为合适。同时,考虑到施工影响,建议在既有线旁施工过程中放慢压桩速度,对此段高铁实行限速处理及实时监测的措施以保证安全。     

新开河道并行沪宁城际高铁安全影响分析

研究目的:随着高铁投入运营范围逐步扩大,城市升级扩容对正在运营的高铁的影响正在逐渐凸现,尤其是我国较发达的东、南部地区,新建道路、河道疏浚、城市轨道交通等工程的建设已无法避免与高铁交叉或近距离并行,研究此类工程对高铁的安全影响已成为工程技术人员需要解决的问题。本文针对新沟河新开河道对沪宁城际高铁桥梁的安全影响通过有限元定量数值分析,主要研究河槽开挖、河堤堆载以及安全防护隔离桩施工作业对高铁桥梁的附加影响,提出安全施工的要求及主动防护隔离措施。研究结论:(1)控制开挖及堆砌土体相关物理参数,必要时采取隔离主动保护措施,可在高铁正常运营速度情况下进行河道开槽及堆砌施工;(2)新开河道并行沪宁城际高铁,数值分析表明主要影响在桥墩附加横向变形,对桥墩附加沉降的影响极小;(3)隔离桩钻孔施工引起的应力释放与河道开挖引起的不利影响形成同向叠加,使得高铁桥墩附加变形结果更趋不利;(4)减小高铁桥墩附加水平向变形,通过增加隔离桩刚度不如增加隔离桩桩长效果明显,尤其是隔离桩持力层较好时;(5)该研究成果对于在高铁桥梁附近进行大体量土体扰动的安全评估方面具有参考价值。     

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。     

城市基坑工程注浆技术及其应用

研究目的：地下水是影响城市基坑工程安全、顺利施工的重要因素，注浆技术是治理地下水的一种有效手段，因此，注浆技术已成为基坑工程施工中必不可少的辅助工法。通过工程实例，研究城市基坑工程注浆技术。研究方法：结合工程实例，研究城市基坑工程注浆技术参数、工艺，以及注浆效果评定标准。研究结果：在基坑工程施工中，通过在围护结构外施作注浆止水帷幕，以保证桩基的安全施工；通过对围护结构外进行桩问注浆，从而保证基坑的安全开挖；在基坑开挖到含水构造时，通过施作基底注浆止水帷幕，以防止基底涌水和上鼓；基坑完成后，通常会存在或多或少的桩问渗漏水，通过对桩间进行渗漏水治理，从而提高基坑防水等级，降低运营抽水费用。研究结论：对基坑工程的注浆技术进行了较为系统的总结与研究，提出基坑工程注浆效果检查项目和标准。     

微型注浆钢管桩在高铁站场软基加固中的应用研究

对新建鲁南高铁站场软土地基采用微型注浆钢管桩进行加固,探讨了软土地基微型注浆钢管桩加固方案及其施工技术;为评价站场软基微型注浆钢管桩加固效果,开展微型注浆钢管桩成桩施工过程中现场监测试验,通过埋设监测元件获得加固区邻近区域土体的变形分布与发展规律。结果表明在微型注浆钢管桩成桩过程中,地表纵向水平位移变化比较小,地表竖向位移无明显变化,产生的深层横向水平位移和纵向水平位移都较小;并且在成桩过程中,各测试断面的孔隙水压力随地下水位的下降而略有降低,没有出现明显的超孔隙水压力。这些结论证明采用微型注浆钢管桩加固站场软基是成功的,可以进一步推广使用。     

武汉地铁4号线盾构始发端设计与施工技术

盾构始发是盾构隧道施工中的关键风险点。结合武汉地铁4号线区间竖井处的盾构始发工程,研究了其加固范围、加固技术参数、洞门破除和密封的方法以及负环管片拼装的技术要点等。研究表明：对于类似武汉地铁4号线软土加粉土、粉砂的地层,土体的横向加固尺寸只要能够满足工艺构造要求即可,较适宜采用三轴深层搅拌桩＋高压旋喷桩的加固方式,洞门密封的时机以及负环管片的稳定对盾构的安全始发都极其重要。     

软弱地层大断面铁路隧道进洞方法研究与实践

为解决软弱地层隧道洞口暗挖进洞施工的难题,以新建成昆铁路杨家湾隧道和西(安)成(都)高铁石梯子隧道为工程依托,采用理论分析与工程实践相结合的方法,对隧道洞口边仰坡稳定性及加固设计方法进行研究分析。研究结果表明,软弱地层隧道洞口上台阶开挖及开挖至路基面,仰坡安全系数均小于1,处于不稳定状态易形成潜在滑动面,开挖塌方风险大。基于隧道洞口稳定性分析,隧道仰坡滑塌必然存在潜在滑动面,洞口加固设计应以稳定滑动面为核心;基于该设计理念提出隧道洞口加固设计的3种方法,分别为玻璃纤维钻孔桩加固方法、桩基托梁护拱加固方法和纵横梁加固方法。3种方法的核心设计理念是通过洞口护拱或明洞对仰坡滑坡体形成反压,通过锚固桩或玻璃纤维桩抵抗潜在滑动面,并成功应用于新建成昆铁路杨家湾隧道和西成高铁石梯子隧道,保证隧道洞口的稳定性,并安全顺利暗挖进洞。     

新机场管廊基坑邻近高速桥梁基础施工技术研究

新机场高速公路地下综合管廊大部分结构距在建新机场高速公路桥梁较近,基坑开挖过程易导致高速公路桥梁承台及桩侧土体外露,进而导致桥梁基础产生水平变位、不均匀沉降等现象,对高速公路后期运营产生极大的安全隐患。通过3组试验确定最优注浆参数,在管廊基坑开挖过程中对既有高速桥梁基础附近土体进行注浆加固,效果良好;通过对开挖过程中基坑、桥梁基础变形监测数据进行对比分析,对管廊基坑邻近桥梁基础开挖防护施工技术进行总结,为以后同类工程提供借鉴。     

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。     

深埋富水全风化花岗岩中长距离水平旋喷桩试验与分析

厦深铁路梁山隧道因在DK96+495~DK96+535段穿越L7深埋富水全风化花岗岩软弱带,为全线的控制性工程。为穿越该软弱带,经过技术与经济论证,最后决定采用全环水平旋喷桩超前预加固技术。为确保长度达40 m的水平旋喷桩在该地层中的可实施性,进行了本次现场试验。通过试验,得到试验桩平均桩径51.5 cm,平均桩长43 m,桩体平均强度3.2 MPa,并根据试验结果改进了部分施工工艺。采用该技术顺利通过了L7深埋富水全风化花岗岩软弱带,并施作了衬砌结构,实践证明,通过试验得到的长距离水平旋喷桩加固技术是成功的。     

富水半成岩砂岩地层地铁车站深基坑变形监测与数值模拟分析

以兰州市某地铁车站深基坑为例,研究第三系富水半成岩砂岩地层条件下桩撑支护结构深基坑的变形规律。通过对围护桩体水平位移、钢支撑轴力、地表沉降等实测结果进行分析,对基坑开挖过程进行数值模拟,将数值计算结果与实测结果进行对比研究基坑的变形规律。监测结果与数值分析表明:桩体变形呈现出两头小中间大的"弓型"变形特征,围护桩水平位移最大值发生在开挖面附近;正常施工下地表沉降形态为凹槽形,若围护桩间出现明显漏水、漏砂现象时为三角形;钢支撑轴力跳跃上升并在其下一道支撑架设后受力达到最大;深大基坑工程采用钻孔咬合灌注桩作为围护及止水结构时,必须确保桩体垂直度,保证桩体施工质量达到设计要求;数值计算结果与实测结果基本一致,数值模拟可为基坑的设计和施工提供依据。