粉土地层中盾构施工对临近高铁桥桩的影响

针对地铁盾构隧道近接高铁桥桩施工的影响问题,以郑州西区地铁隧道侧穿高铁桥桩为工程背景,对周围土层和桥墩位移进行现场实测,并采用ABAQUS数值模拟软件,对盾构侧穿施工全过程进行动态模拟,研究了土层注浆加固措施对于土层位移及桥桩位移和内力的影响。结果表明:盾构侧穿高铁桥桩会使桥桩在盾构隧道埋深处的桩身产生最大水平位移、弯矩和侧摩阻力;对穿越区域土层先行注浆加固后再进行穿越,可大幅降低盾构施工桥桩的扰动,桥墩最大沉降量降低约72.6%,桩体水平位移、弯矩及侧摩阻力最大值分别降低58.3%、37.6%和23.7%;土层注浆加固施工工艺对桥墩的保护作用明显,说明加固方案可行。现场实测数据与数值模拟结果规律一致,验证了使用ABAQUS模拟盾构施工对高铁桥桩的影响是可靠的。     

基于流固耦合效应隧道下穿施工围护桩变形研究

针对处于富水地层中的隧道下穿地下通道工程,采用流固耦合分析方法,研究在渗流场作用下下穿施工对地下通道围护桩沉降和轴力的扰动规律,同时还考虑壁后注浆加固对围护桩稳定性的影响.结果表明:隧道贯通后,桩体受到影响,发生了应力场与位移场的变化,沿桩深方向的竖向位移分布较为一致,并且首先掘进距桩体较近的隧道会对桩体造成更大的变形影响;沿桩身方向自上而下水平位移逐渐增大,增量幅度也在缓慢增加;隧道开挖不会对围护桩轴力分布产生显著的影响.     

盾构开挖对桩基内力和变形的影响

为研究盾构开挖对建筑物的影响,以某6层框架结构为研究对象,考虑上部结构-桩基-土体的共同作用。采用有限元软件ABAQUS6.14-1建立了盾构隧道、土体、桩基、上部框架的整体三维有限元模型,计算分析盾构下穿框架结构对桩基础变形和内力的影响。有限元计算结果表明:桩距盾构轴线的距离不同对桩底水平位移的影响比桩顶大,不同位置的桩的轴力受盾构开挖的影响各有不同,当开挖面推进到桩轴线并前进4倍洞径以内时桩的水平位移、弯矩和轴力的变化最为显著,桩上部所受弯矩较大且距地面0.2倍桩长处弯矩最大,应用采桩基础托换的方法减小该位置处的桩身弯矩。     

小净距盾构隧道近接侧穿桥桩影响分析

考虑时空效应的盾构隧道下穿既有桥桩的影响特征计算,对盾构工程风险控制研究有着重要意义.以郑州地铁1号线二期区间盾构隧道侧穿既有桥桩为例,利用有限差分软件FLAC3D,按施工过程分析了盾构施工以小净距(0.6倍隧道外径)侧穿桥桩对既有桥桩的影响.结果表明:盾构隧道以小净距侧穿桥桩,在不采取加固保护措施的情况下,盾构施工可安全穿越桥桩.     

隔离桩对盾构掘进引起邻近高铁桩基水平位移的影响分析

在城市建设过程中,盾构隧道开挖对邻近既有高铁桩基产生较大威胁,在隧道和高铁桩基之间打入隔离桩可以有效减小盾构掘进对高铁桩基的影响。在研究桩土相互作用领域中,Winkler地基模型和Pasternak地基模型得到了广泛的运用。基于这两种地基模型,采用差分法,利用Maple数学运算软件对某实际工程案例分析,将计算结果与已有工程监测数据进行对比验证,并深入分析隔离桩各项参数对高铁桩水平位移的影响。结果表明,当隔离桩弹性模量较小时,Pasternak地基模型计算结果比Winkler地基模型更加精准;随着隔离桩桩径的增大,高铁桩基水平位移显著减小;在隔离桩桩体参数不变的条件下,缩短隔离桩与隧道中心线的水平距离能减小高铁桩基的水平位移。     

盾构穿越富含水砂性土地层高铁地基安全性评价

结合国内某城市轨道交通盾构隧道高铁加固区的工程实例,采用三维数值分析的方法,分析了盾构穿越的安全性,研究了加固体对地层变形和桩身轴力等的影响。穿越前预留加固体可以显著改善土体的整体性,并可起到土层位移重分布的作用,加固深度穿透盾构扰动范围的加固桩,可起到显著隔离作用。     

隧洞侧穿建筑物沉降控制及隔离桩支护分析

以滇中引水工程龙泉隧洞出口段为依托,研究不同隔离加固方案对隧洞近距离侧穿建筑物引起地表沉降的控制效果,以及探究隔离桩的承载机制。采用三维数值分析方法研究隧洞开挖附加建筑物荷载引起的地表沉降演化规律,并通过定义隔离系数来分析3种隔离桩加固方案对建筑物沉降的控制效果,进而揭示隔离桩的变形与受力特征。研究表明：相比于无建筑物荷载工况,附加建筑物荷载使得第1、2开挖段地表最大沉降量显著增加;隧洞单侧布设双排、3排地质钻隔离桩和隧洞两侧各布设一排C30钻孔灌注桩隔离效果依次增大;隔离桩承受压力和弯矩的共同作用,在隔离桩设计施工时应进行抗压+抗弯综合设计。     

软土地层盾构掘进土体稳定性模型试验研究

针对软土地层盾构掘进周围土体稳定性问题,自主研制了TJ-TBM2015多功能微型隧道掘进试验平台,通过改变外壳直径以模拟地层损失,采用动力控制系统,微型隧道掘进机可以实现盾构隧道的连续动态机械开挖。基于试验平台进行了地表无超载、地表有局部超载和隧道临近穿越群桩基础3种工况的盾构隧道掘进试验,通过传感器监测不同工况掘进过程中地表沉降变形和隧道周围土体的应力变化,研究土体的稳定性特征,并进行横向对比分析。结果表明,隧道开挖引起的土体应力重分布主要发生在隧道中心1倍直径范围内;局部超载对土体稳定性影响有限,但超载会造成其所在位置附近地表沉降增大;群桩基础对地层起到了一定的加固和隔离作用。     

隧道盾构施工地表沉降规律模拟研究

隧道盾构施工引起的地层损失所导致的地表沉降变形预测和控制,是隧道工程领域重要的研究课题之一.为准确预测盾构隧道施工所引起的地表沉降,探求相应的沉降控制措施,采用150室内模型试验和FLAC3D数值分析软件,在模型隧道纵、横向设置位移监测点,监测地面沉降随开挖过程的变化规律.结果表明:沉降量随隧道深度的增加而减小,随掘进的进行而增加;横向沉降量在隧道正上方最大,沿两侧递减,深度越小收敛越快,沉降槽越小;纵向沉降量沿隧道开挖方向沉降值逐渐减小.两种试验模拟的结果较为接近,可以保证所获得的盾构隧道施工引起的地面沉降规律的正确性.     

盾构隧道施工过程地表变形的数值模拟计算

为研究盾构隧道在掘进过程中地表不同点的位移变化,建立盾构隧道掘进的有限元模型,对盾构隧道的开挖进行了有限元数值模拟．结果表明：盾构隧道在掘进过程中,会导致地下土体应力释放,使地表土发生相应沉降,并且隧道纵向轴线正上方地表点的沉降变形最大．当掘进距离超过一定深度后,其后方较远地表点的沉降变形趋于稳定．盾构的顶推力会导致其前方一定范围的地表土发生向上隆起．在注浆层硬化前、后过程中,不论是拱脚、拱顶及对应地表点的沉降位移均会比注浆层硬化前要大．     

盾构下穿群桩引起的地表沉降和桩身受力规律研究

地铁建设中,盾构隧道下穿群桩时引起的地表沉降和桩身受力不可小觑。本文采用FLAC~(3D)软件模拟了合肥地铁2号线下穿五里墩立交桥的工况,研究了下穿群桩引起的地表沉降和桩身受力规律。研究表明:地表最大沉降量偏向桥墩荷载较大的一侧,其值为-1.31 mm;地表沉降曲线较明显的转折点均产生在桩与土的临界面处,且承台上方的地表沉降趋于直线;桩的水平位移和弯矩沿桩身分布曲线呈弓形,且上半部分变形较明显,两者的最大值均发生在桩基上部的1/3处,在以后工程实践中,可在此处加以钢套以提高桩基承载力。     

大直径盾构穿越桥梁桩基的安全性分析

以天津地下直径线为依托工程,以大直径盾构近距离穿越金刚桥桩基为例,利用MidasGTS软件建立三维模型,对盾构施工过程进行数值模拟,通过对比金刚桥6号和7号桩基在加固和没加固处理条件下盾构掘进对桩基位移的影响,分析了盾构穿越后金刚桥桩基的安全性.计算分析表明,选择隔离加固桩基,可有效减小盾构施工造成的桩基位移,加固效果明显,为盾构施工安全穿越金刚桥桩基提供了依据.     

深基坑双排桩支护体系承载机理研究

目的研究分析不同开挖阶段双排桩支护体系位移、应力、应变变化规律,为基坑支护设计的优化、施工提供了有效的理论依据．方法通过MidasGTS有限元数值分析法,对不同开挖阶段,双排桩支护结构位移、受力情况进行分析,得到在不同的开挖阶段双排桩支护体系的位移、受力特征．结果基坑开挖后双排桩支护结构桩顶水平位移最大,随着双排桩支护结构深度的增加,位移逐渐减小,第一、二次开挖后前排桩最大位移值为1．058mm、42．5mm,第一、二次开挖后后排桩最大位移值1．062mm、42．5mm,前排桩比后排桩值偏大;基坑开挖后,基底处剪切应力最大,双排桩支护结构桩顶、基底处弯矩值较大．结论基坑开挖后,双排桩支护结构桩顶水平位移最大,随着双排桩支护结构的深度的增加,位移逐渐减小,且前排桩位移值比后排桩位移值偏大;随着基坑开挖深度的加深,桩底处弯矩逐渐减小,最大弯矩处逐渐上移,桩顶位置值显著增大,前后排桩弯矩值变化是一致．     

桩基础承载过程对近距离地铁隧道影响机制分析

为更好地了解桩基础承载过程对已建成隧道的长期影响,通过改进离心场桩基加载装置和试验监测设备进行离心试验,分析桩基础承载过程对邻近已有隧道的变形及受力影响,在试验中考虑了参数变化(不同桩顶荷载以及桩基础与隧道结构净距)因素,并基于试验结果对桩-土-隧道之间的相互作用进行了探讨.结果表明:承载桩基会引发临近地铁隧道结构变形,且以沉降变形为主,隧道截面影响区域横向变小,纵向变大;相对于隧道双侧存在承载桩基础,单侧桩基础荷载造成隧道所受弯矩分布向桩基础方向发生明显偏转,隧道结构向桩基础方向产生一定扭曲;桩基础承载所致附加应力会在隧道结构体产生应力集中效应,隧道拱腰部位是桩基受荷所引发土体附加荷载主要承受区;隧道结构会在承载桩周所产生的附加应力场中产生加筋阻拦效应,明显缓释桩周摩阻力在相同位置处的传递,桩顶荷载越大,缓释的程度越明显.     

上跨拟建隧道的地下综合管廊预保护效果

针对地下综合管廊上跨拟建地铁隧道施工的情况,为了减少盾构施工对管廊的影响,在地下综合管廊施工时采取对管廊结构的预保护措施. 采用分布式光纤监测盾构施工对管廊结构的影响,并采用数值模拟手段分析不同预保护方案下盾构施工对管廊竖向位移的影响. 监测和分析结果表明：设置坑底加固联合减沉桩的预保护措施能有效控制盾构隧道施工对地下综合管廊变形的影响,预保护效果显著. 采用坑底加固可以有效减小管廊两端位移差;减沉桩的布桩方式对管廊沉降控制效果有重要影响;双线盾构隧道施工导致的管廊最大沉降发生在双线隧道之间部位,避开盾构线路在单节管廊两端和双线盾构隧洞之间部位设置减沉桩对管廊的保护效果更佳.     

波浪和地震作用下高桩承台-土-结构动力响应

利用有限元软件ANSYS模拟高桩承台-土-上部结构在波浪和地震共同作用下的内力和变形,采用Morison方程计算波浪力,并对结构水平方向输入El-Centro波进行模拟,根据时程曲线分别选取初始状态和正负加速度最大状态对结构进行研究,研究了桩基础在波浪和地震共同作用下的位移、弯矩、剪力以及轴力的变化,并与地震单独作用下的结构动响应进行了对比分析。分析结果表明,在波浪和地震共同作用下,前排桩所受弯矩最大,同时,桩顶的受力最危险;桩顶轴力分布表现出角桩最大、中间桩最小的分布特征。当波浪力和地震力方向一致时,桩顶位移增大,桩身弯矩和桩顶剪力也随之增加;反之,当波浪力和地震力方向相反时,则桩顶位移减小,桩身弯矩和桩顶剪力也随之减小。     

开挖诱发坑内既有基桩附加内力的模型试验

既有建筑下挖改造引起的基坑被动区土体侧移会对坑内基桩承载性产生重要影响. 通过室内模型试验研究坑内基桩在被动区土体侧移作用下的桩身受力特性,重点分析支护结构与坑内基桩距离、开挖深度、桩顶竖向荷载及承台约束高度对基桩弯矩和剪力的影响. 试验结果表明,在悬臂式支护开挖条件下,被动区土体位移模式呈倒三角形,基桩弯矩和剪力沿桩身分布具有多个异号峰值,桩身自上而下可分为开挖裸露段、被动受荷段和主动作用段. 基桩与支护水平间距越小、基坑下挖深度越大,基桩各部位弯矩和剪力越大,且竖向受荷和桩身侧向变形的耦合效应将使桩身弯矩变大. 桩顶约束高度的改变会对基桩弯矩和剪力产生影响,在其他条件相同时,约束高度越大,基桩弯矩和剪力越小. 研究结果可为地下增层工程的设计提供支撑.     

基于桩周土加固效应的双排桩承载性状模型试验研究

双排桩在复杂环境条件深基坑工程中具有广泛的应用前景,针对双排桩复杂的承载性状与力学性态,基于相似材料模型试验原理,构建深基坑工程双排桩室内试验模型,对桩间土、桩侧被动区、桩端土体以及未加固等4种工况下双排桩的承载特性进行分析研究。研究表明：当采取桩间土加固措施时,前排桩最大正、负弯矩相对于未采取加固措施时分别降低了32.4%和38.5%,后排桩桩身最大正、负弯矩分别降低了76.8%和55.4%,而桩顶水平位移降低约57.5%,加固效果十分显著。桩间土、桩侧被动区以及桩端土加固均可有效提高双排桩的承载性能,但以桩间土加固效果为最好,主要原因是桩间土加固可显著提高桩间土的变形模量,增强桩土复合承载体截面整体抗弯刚度,从而提高双排桩的承载能力。