粉砂地层节制闸基坑注浆加固效果数值模拟研究

以某粉砂地层深基坑为研究对象，采用FLAC3D计算并分析水闸基坑底采用注浆加固的效果，并将模拟结果与实测结果进行对比分析。结果表明：(1)基坑在开挖过程中，坑内地下水位线迅速降低，而坑外保持不变，表明施工过程中所采用的地连墙止水效果良好，可以阻止坑外地下水向坑内渗流；(2)基坑开挖过程中，坑外地表最大沉降点在距坑壁10m左右范围内，开挖的影响范围为1倍开挖深度。此外，采用注浆加固可以显著减小坑外地表沉降变形；(3)地连墙的水平位移表现为中间大、两端小的抛物线形态，且地连墙位移随开挖深度增大而增大，最大位移出现在12m位置。注浆加固后，地连墙的水平位移大大减小，当加固土体弹性模量分别为50、100和200MPa时，地连墙最大水平位移为27、24和22mm。最大水平位移减小55%～65%。     

冻结水泥土桩法在端头加固中的数值模拟研究

针对高埋深富水砂性土层盾构隧道施工中土体的加固困难,提出了一种采用冻结水泥土桩法对端头进行加固的方法,并以某引水隧洞工程为例,基于FLAC 3D模拟分析了冻结水泥土桩法加固后的盾构始发端头土体的位移变化。研究表明,-5、-10、-15、-20℃等4种冻结工况下,洞门凿除后掌子面土体纵向最大位移和塑性区面积均较小,土体稳定性较好,且变形明显减小的转折点在-5～-10℃之间。对比传统的常温水泥土桩加固,洞门凿除后掌子面土体纵向最大位移减小97%,说明采用冻结水泥土桩法相比传统方法加固效果大大提升。冻结水泥土桩加固后,盾构穿过加固区后的隧道拱顶向上的土体位移很小,表明冻结后加固区土体的强度增大,大大提高了盾构开挖后周围土体的稳定性。     

超深圆形基坑顺－逆结合施工优化及变形性状分析

结合滇中引水盾构接收井７７．３ｍ超深圆形基坑工程案例，通过数值模拟与现场实测相结合的方法，对超深圆形基坑施工方案进行优化。研究结果表明:在基坑开挖过程中，圆形地连墙变形很小，最大变形仅为３．３９ｍｍ，且剪力弯矩均较小，表明圆形基坑施工安全性较高，可考虑采用顺作法施工代替逆作法施工；岩土交界处地连墙变形较大，且应力集中更容易发生塑性破坏，在开挖方案拟定时要偏安全考虑；对于类似小直径圆形基坑，其围护结构已具有足够支撑强度，改变开挖方式对基坑变形影响有限，建议采用“顺逆结合”的开挖方式，在上部采用顺作法，在下部采用逆作法，兼顾施工安全性的同时提高施工便利性。     

地铁区间隧道超薄覆土下大直径盾构始发与接收技术

针对超薄覆土条件下大直径盾构始发与接收对土体扰动大、盾构机掘进参数及姿态难控制、地面沉降坍塌等施工安全风险问题,提出了采取地面袖阀管注浆加固、端头地层素混凝土换填、洞门大管棚超前加固和盾构掘进参数控制的措施,建立了地铁区间隧道超薄覆土下大直径盾构始发与接收技术。该技术成功应用于成都地铁18号线天～龙区间的始发与接收,地表沉降最大值仅为2. 9 mm,确保了施工安全。     

软弱富水地层盾构到达端头加固技术

为克服盾构接收端软弱富水地层传统处理技术的不足,保证盾构在软弱富水地层中高效、安全接收,在盾构接收井的洞门前端采用抗压强度为0.1~0.5 MPa的固化灰浆建造防渗墙,与接收井井壁构成封闭的前室,将室内、外地下水隔断;在前室内设置真空降水井,采用水循环真空泵抽排井内空气,保证降水井内持续真空,将室内软弱富水地层中水分快速排出,使土层固结自稳;在前室内接收井洞门附近采用抗压强度为2.0~4.0 MPa的旋喷桩加固,以减小结构薄弱部位土压力;防渗墙及旋喷桩采用低强度材料建造,有利于刀具磨损严重的盾构机切碎通过。湛江跨海隧道盾构接收端采用该技术进行加固,保证了已掘进2 750 m隧道、刀具磨损严重的盾构顺利、安全进入接收井,完成接收。该技术可供同类工程参考。     

浅埋素填土区地铁隧道矿山法复合型加固施工技术

针对深圳地铁10号线凉帽山车辆基地试车线隧道浅埋、素填土且富含地下水VI级围岩段,按施工先后顺序依次采用了袖阀管注浆、超前大管棚注浆、洞内全断面注浆、隧道底部素混凝土工程桩等多种加固方法进行复合型加固,使得隧道不仅在开挖期间掌子面无渗水,无掉块,变形小,隧道开挖安全可控,而且提高了地基承载力,在后期地铁运营期间,确保了地铁运行的安全。     

浅埋隧洞穿越不良地质段技术方案优化研究

当浅埋隧洞穿越不良地质洞段,尤其是富水土洞时,极易发生塌方冒顶等事故,会对工程进度及施工成本产生影响。本文以东山供水工程为例,对塌方冒顶区的成因进行了分析,比选了冷冻法、化学灌浆法、洞内顶管法及地表注浆法,并进行了地表高压旋喷注浆工艺性试验。试验发现对于地质条件复杂的地层,土体不易被切割,难以形成连续密实的桩体,施工效果与预期效果相差很大。在此基础上,提出了"钢筋混凝土灌注桩止推墙+大管棚超前支护"的施工技术方案,并对止推墙、大管棚、开挖方式等重要环节进行了介绍,可为同类工程的塌方处理提供借鉴。     

西江隧道小断面泥水盾构接收技术

盾构接收施工是在盾构即将贯通前进行盾构姿态调整、接收端头地层加固、接收托架安装、洞门止水安装等准备工作,随后将盾构机缓慢推出洞门的过程.盾构姿态调整是盾构接收的关键工作,为确保盾构机准确通过洞门,姿态调整要提前进行.     

广蓄二期工程尾水洞出口不良地质段大断面开挖施工

针对围岩软弱破碎、地下水渗漏量大、浅埋隧洞及水下大断面开挖的特点，采用从地表预先灌浆、洞内超前预灌浆、从地表往下打锚杆预先锚固、洞内超前锚杆、超前管棚支护、先墙后拱法分部开挖、分部分台阶开挖、喷锚支护跟进掌子面等工程措施和施工方法。依据不同地质条件采用不同施工方法或几种方法联合采用，灵活调整喷锚支护参数。变形监测指导施工。洞内没有发生任何塌方。     

广蓄二期尾水洞不良地质段大断面开挖施工

广州抽水蓄能电站二期工程尾水洞出口段开挖施工针对围岩软弱破碎、地下水渗漏量大、浅埋隧洞及水下大断面开挖的特点，采用从地表预先灌浆、洞内超前预灌浆、从地表往下找锚杆预行锚固、洞内超前锚杆1超前管棚支护、先墙后拱法分部开挖、分部分台阶开挖、喷锚支护跟进掌子面等工程措施和施工方法。依据不同地质条件采用不同施工方法或几种方法联合应用，灵活调整喷锚支护参数，并采用变形监测指导施工，洞内未发生任何塌方。     

隧道洞口浅埋段大管棚受力分析

以溪洛渡水电站交通工程某公路隧道洞口浅埋段采用大管棚预加固为分析实例,通过有限差分法数值计算,研究了掌子面开挖时不同位置管棚的内力、位移变化规律及围岩内塑性区变化。分析表明：上台阶掌子面开挖影响管棚内力及位移明显,下台阶开挖影响较小;掌子面开挖至一定时,拱顶管棚的剪力值最大,从拱顶向左右侧管棚上的剪力逐渐减小;管棚轴力和弯矩最大值位于掌子面开挖处;根据围岩内塑性区可获得管棚搭接长度及系统锚杆设计长度。     

双隧洞盾构开挖过程中卵砾石层变形离散元分析

随着地铁盾构施工的发展,研究隧洞开挖对卵砾石地层变形的影响尤为重要.采用离散元方法研究了隧洞开挖及盾尾空隙造成的卵石地层变形特征,对比分析了单隧洞与双隧洞开挖对地层变形的影响.研究结果表明:卵砾石地层的地表变形可分为初始变形阶段、加速沉降阶段与沉降完成阶段;隧洞轴线上地表的沉降变形最大,随着水平距离的增加与埋深的减小,...     

黏土盾构隧道开挖面被动破坏研究

盾构隧道施工中控制合理的开挖面支护压力是维持开挖面稳定安全的关键。为了研究黏土盾构隧道开挖面被动破坏的机理,通过采用考虑分段掘进和开挖卸荷引起土体强度折减的模拟方法分析黏土隧道开挖面由于支护压力过大引起的前部土体被动破坏模式、塑性区发展及相应地层位移,并探究隧道埋深、直径、土体性质等因素对开挖面被动极限支护压力的影响规律,结合离心模型试验确定开挖面被动极限支护压力合理控制范围。结果表明:①当开挖面支护压力逐步增大时,前部土体受挤压呈现铲形位移破坏模式,同时由于冲切作用在开挖面周围形成环状塑性区,开挖面前部纵向土体位移随着到开挖面距离的增加总体呈现先增大后减小至稳定的趋势,深层断面横向土体位移则近似符合正态分布曲线形式;②埋深和直径增大会不同程度地引起极限支护压力增大,土体性质对被动极限支护压力影响的敏感程度依次为弹性模量、内摩擦角、泊松比和黏聚力,建议被动极限支护压力控制范围为1~1.9倍的静止土压力。研究成果可供黏土盾构隧道施工控制参考。     

地下水埋深对冻融土壤水分入渗特性影响的试验研究

本文基于冻融期间大田测坑不同地下水埋深条件下，自然冻结土壤水分入渗试验，分析讨论了地下水埋深对冻融土壤水分入渗能力、相对稳渗率的影响和冻融期间土壤入渗能力的变化特点。结果表明：地下水埋深对冻融土壤入渗能力的影响十分明显；土壤入渗能力随地下水埋深的增大而增大；冻融土壤的相对稳渗率随地下水埋深的减小而减小；冻融期间地下水埋深小的土壤的入渗能力始终小于地下水埋深大的土壤的入渗能力。地下水埋深对冻融土壤水分入渗能力的影响通过其对地表土壤含水量的影响而实现。研究结果对于指导季节性冻土地区冬、春灌溉合理灌水技术参数的确定具有实际意义     

粉细砂地层隧洞初期支护沉降变形侵限处理

粉细砂地层隧洞在地下水条件下的开挖施工,极易发生因洞底基础软化导致的隧洞初期支护整体沉降变形,造成隧洞初支侵限衬砌断面等问题,在这种恶劣地质条件下的隧洞初支拆换,施工难度大、安全隐患高.山西省小浪底引黄工程2#隧洞土洞段,在粉细砂地层初期支护沉降变形洞段采取隧洞基底加固、拱部超前密排管棚加固等措施,并结合隧洞变形监测数...     

考虑空间效应的基坑开挖对邻近管线的影响分析

基坑开挖诱发的周边土体位移将会对邻近管线产生不利影响。考虑基坑开挖的空间效应及管线的空间分布，将邻近管线视为Pasternak地基上的Euler-Bernoulli梁，采用三维影像源法提出了预测基坑开挖引起邻近管线附加水平变形的解析方法，并利用已有案例验证了该方法的合理性。结果表明：(1)管线总的水平变形主要由邻近并平行于管线的围护墙变形诱发产生，两侧的围护墙变形对开挖范围外的管线水平变形有较大影响。(2)针对管线的不同空间分布，通过定义的管线水平变形安全系数可预测基坑开挖对管线水平变形的不利程度，同时通过安全系数等值线得到了基坑开挖对管线水平变形的影响区域。(3)当管线与围护墙距离在0.75H(H为基坑开挖深度)内时，安全系数随着管线埋深的增加先减小后增大，且当管线埋深约为1.0H时管线的安全系数最小；当管线与围护墙距离超过0.75H时，安全系数随管线埋深增加而增大。     

地下水含盐量对人工冻结效果影响分析

目前对于人工冻结法的研究主要集中在地下水渗流对冻结效果的影响,未考虑地下水含盐量的影响,对地下水含盐量对冻结效果的影响机制认识不深入。含盐量将会影响地下水的热力学性质,在近海地层和海底进行临时地层冻结加固时,高含盐量地下水将会影响地层冻结效果。基于热流耦合模型,采用COMSOL多场耦合分析软件对双管冻结条件下高含盐量地下水冻结机理展开研究,重点分析冻结温度场、冻结交圈、冻结管间距对冻结效果的影响。研究表明:当地下水含盐量高于4%时,下游的冻结范围受地下水含盐量增加的影响较大。随着地下水含盐量的增加,冻结前期用时较长,积极冻结阶段用时逐渐缩短;当冻结壁完全交圈并冻结完全时,冻结壁中心位置处温度随地下水含盐量的提高而有所升高;冻结管间距的增加将会放大地下水含盐量对冻结的影响。     

高压水射流清障施工盾构掘进面稳定性研究

考虑到盾构直接切削清障工法易受不良地层条件的限制,介绍了一种切割桩基工法——高压水射流切割工法,并针对该工法下的盾构掘进面稳定性展开了研究。基于极限平衡理论与影响参数,构建了掘进面失稳模型,得出了适用于该工法条件的掘进面极限支护压力计算公式,并得到超前加固长度的计算公式,通过数值模拟和实际工程案例的对比分析验证了公式的正确性。进一步研究土体内摩擦角、埋深比以及加固长度等参数对掘进面稳定性的影响规律。结果表明：支护压力与隧道埋深比呈正相关关系,与土体内摩擦角、加固长度等参数呈负相关,3个参数对支护压力影响强弱为加固长度>内摩擦角>埋深比,且内摩擦角与埋深比的相关性较差。     

印尼某火电厂Ａ２—Ａ４区边坡防治项目工程实录

以印尼某火电厂Ａ２—Ａ４区边坡防治工程为依托，在厂区工程建设特点和场地工程地质条件分 析的基础上，利用地形特征、关键软弱层、临近基坑施工变形影响等稳定影响因素分析，综合探讨了Ａ２、 Ａ３、Ａ４区边坡的破坏模式及对应的加固措施；利用位移监测资料，评价了该区边坡的稳定状态、检验了 工程措施的有效性。所得主要结论为:存在关键软弱层及不良土体的自然缓坡地形下人工边坡开挖需 引起重视，宜先加固再开挖，严禁陡坡开挖，严禁切穿暴露软弱层，边坡整形未到位后方可进行临近基坑 施工；Ａ２区主要为全风化泥岩及上部土层内的圆弧滑动，Ａ３和Ａ４区均为煤层＋全风化泥岩＋上部土 层的组合滑移；地下水埋深较浅且上部滞水溢出点较多区域，需要整合临时沟渠＋永久沟渠，及时疏 排，严禁基坑和坡脚积水，减小和控制易扰动地层的浸水软化；边坡监测和基坑监测应制定联合方案， 统一标准，根据监测结果及时调整控制施工组织。     

固化灰浆防渗墙在盾构接收端头加固中的应用

为克服现有盾构接收端头加固预处理技术的不足,在盾构接收端头加固中采用了固化灰浆防渗墙技术。提出了能模拟实际灌注工艺的固化灰浆试件成型方法,通过多次试验,采用水灰比为0.55、水泥用量为300 kg/m3的固化浆材与护壁泥浆,配制出28 d龄期有侧限纵向收缩率为1.79%、抗压强度为0.106 MPa、渗透系数为2.25×10-5 cm/s的固化灰浆。采用该固化浆材,用置换法和气举法相结合的成墙工艺在湛江跨海隧道盾构接收端头加固中建造了厚1 m、深52 m地下防渗墙,使掘进了2.75 km隧道后刀盘磨损严重的盾构机顺利破穿墙体。相关经验可供类似工程借鉴。