黄土地区大口径深竖井工程研究——郑州黄河国家地质公园地质博物馆观光电梯厅设计施工方案探索

在黄土地区的场地狭窄情况下建造大直径深竖井工程,采取一般设计施工方案难以施工。对此,本文探索研究出新型的护壁方案—地埋式圆形框架剪力墙结构逆作法方案,实施后已取得圆满成功。     

南水北调中线穿黄工程超深竖井施工技术

南水北调中线穿黄工程北岸竖井修建在高地下水位、透水的黄河漫滩砂层中,竖井深度超过70 m,通过对其超深防渗灰浆墙、超深地下连续墙及满堂内衬等施工关键技术的研究,对丰富和完善超深竖井和防渗工程的施工理论、技术具有重要意义。详细介绍了该工程中涉及到的超深灰浆墙、超深地下连续墙、帷幕灌浆等的施工方法及施工要点。竖井施工质量达到了盾构始发及掘进施工要求。其中超深竖井与防渗工程施工技术可供类似工程参考。     

穿黄隧洞大型超深竖井结构加固与防水设计

穿黄隧洞采用盾构法施工。其南岸工作井位于主河床，北岸竖井位于低漫滩，工程施工直接受黄河来水影响。工作井采用逆作法施工，以地下连续墙作为基坑开挖时的支挡结构。其中北岸工作井为盾构始发井，上部地层为粉细砂，地下水位高，地下连续墙深76.6 m，井内挖深50.5 m，为超深竖井。地下连续墙施工时存在槽孔坍塌、槽段开衩、槽段间夹泥等问题;在内衬施工过程中，地下连续墙存在抗踢脚稳定、槽段间漏水等问题；工作井进出洞部位外侧水头高，地层为铁板砂，盾构进出洞封水问题突出;地下连续墙与基岩之间为透水中砂层，基坑下部防渗依托层厚度不足，工作井在盾构机施工期抗浮稳定难以满足要求；内衬在盾构进出洞处结构受力复杂。为此，在对工作竖井展开全面的结构加固与防水研究后，提出了地下连续墙下接帷幕、墙外灰浆墙、井底适时加固、槽段间辅助防渗、局部槽段槽壁加固、洞口加固、水封等一整套综合措施，为工程成功建成发挥了重要作用。     

穿黄隧洞大型盾构工作竖井结构特性研究

穿黄隧洞北岸竖井为盾构始发井，位于砂土地层，地下水位高，属超深竖井；南岸竖井位于邙山高边坡坡脚，偏压作用明显。针对这一特殊的地理地质条件，对竖井的结构特性进行了研究，提出地下连续墙与满堂内衬联合受力计算方法，且为满足盾构机出发要求而研发了新型反力座，以及防水、井底高喷加固等技术，为工程成功建成发挥了重要作用，可供同类工程参考、应用。     

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。     

荒沟抽水蓄能电站超深电缆竖井施工设计

荒沟抽水蓄能电站出线竖井竖直开挖深度约350 m,是目前国内已建和在建水电工程中最深的竖井。文中对超深竖井的开挖及混凝土浇筑施工进行了深入的研究。经过认真分析研究,设计了科学合理的超深竖井的施工方法。     

湛江湾深厚砂层深挖竖井结构三维数值仿真与监测对比分析

湛江湾深挖竖井结构埋藏于全水头砂层中,主要由连续墙及变截面的内衬组成,通过三维模型的荷载结构法及地层结构法对竖井施工阶段进行数值模拟,考虑连续墙的接头作用,分析连续墙及内衬的应力分布规律,并将数值结果与监测结果进行了比较,结果表明,施工期竖井连续墙及内衬墙均以受压为主,连续墙环向应力大于竖向应力,且大于内衬墙受力,为主要受力结构;连续墙的接头效应明显,考虑接头作用后,内衬墙受力明显增大,而环向应力受连续墙接头及内衬三维作用明显,类似工程应该予以考虑;实测值与计算值尚有一定的差异,连续墙及内衬受力较为复杂,其成果可为今后沿海高水头深挖竖井的设计、施工提供参考。     

南水北调中线穿黄盾构隧洞工作竖井设计与实践

南水北调中线一期穿黄工程盾构隧洞南、北岸工作竖井是穿黄工程中设计及施工难度最大、风险最高的项目之一。经研究比较,竖井采取地下连续墙加满堂内衬的结构型式,并根据地质条件及竖井工作特点,对竖井采取了相应的加固及防渗措施,很好地解决了竖井基坑开挖深度大、地形地质和受力条件复杂、结构体型和基坑降封水难度大等难题。北岸、南岸工程工作竖井先后于2007年和2009年建成运行,经受了施工期与运行期各种工况的考验。可为同类工程参考。     

盾构井内衬墙薄壁混凝土施工仿真和温控防裂研究

盾构井是珠江三角洲水资源配置工程重要组成部分，对盾构井内衬墙进行温度控制，防止裂缝产生是保证供水安全有效的必要措施。选取珠江三角洲水资源配置工程中B4标GS10号典型盾构井内衬墙结构，运用三维有限元仿真分析方法，采用逆作法施工顺序，考虑内衬墙和连续墙之间3种不同的连接方式(完全粘接、无粘接和弱粘接)下，研究浇筑温度、通水冷却措施下温度、应力发展变化规律和开裂风险。结果表明：无温控措施时内衬墙拉应力超过其抗拉强度，存在开裂风险，在通水冷却等措施下温度和应力降幅分别为10.34%和9.90%;对于1.5 m厚内衬墙，浇筑温度每提高1℃,最高温度升高0.69℃,应力增大0.12 MPa;水管加密、通水时间延长和降低通水水温均能有效降低内衬墙温度应力、减小结构开裂风险；内衬墙和连续墙粘接强度越大，对内衬墙混凝土的约束越大，开裂风险越高。     

超深竖井地面装配塔架起吊关键部位结构有限元分析及优化设计

结合超深竖井地面装配塔架系统组成及吊装方案，建立不同吊装工况下的吊点分析模型，利用数值模拟分析方法，对吊点结构的应力和变形进行有限元计算分析。分析确定了管轴式吊耳节点在吊装过程中的强度和刚度响应，并得到吊点附近主体结构杆件的应力变形情况，制定出吊点优化设计方案。该研究成果为某超深竖井工程地面装配塔架系统整体吊装的实施提供了可靠的理论依据。     

水电站超深高压竖井压力钢管安装辅助装置的研制与应用

水电站超深高压竖井压力钢管的安装因受竖井作业环境狭小、设备垂直吊装深度大、高危临空作业多、施工频率高等因素影响,给竖井压力钢管的安装带来极大的困难和安全隐患。因此,选择和优化安全、高效、经济的起重吊装技术方案就显得尤为重要。介绍了依托以色列(K)项目超深高压竖井压力钢管安装而制作的辅助装置,利用该装置,成功地解决了长期困扰水电行业超深竖井压力钢管安装的难题,对今后水电站超深高压竖井压力钢管安装提供了宝贵经验。     

南水北调穿黄隧洞大断面深竖井切割拆除技术

为保证南水北调中线穿黄隧洞结构在洪水与地震工况下的安全,待南岸竖井隧洞段结构全部施工完成后,需将南岸大断面深竖井拆除,以保证隧洞通水运行安全。原计划采用爆破方案,在南岸竖井高程85 m处将竖井地连墙和内衬钢筋切断后,对高程85 m以上进行一次性爆破拆除。后来为保证拆除方案的安全可靠,采取对南岸竖井自下而上分层环向切割、内部回填土的处理方案。在不进行大规模爆破拆除施工条件下,采取绳锯切割法分段切割并回填密实,成功完成了南岸竖井拆除。     

四川观音岩水电站抗冲耐磨混凝土温控措施

观音岩水电站工程地处我国西南地区,施工期间遇到高温季节长、昼夜温差大等温控技术难题。本工程在高温季节施工中,从原材料、出机口、运输过程、浇筑振捣、养护等环节采取了有效温度控制措施;高温差季节时段采取麻包装含泥砂保护等措施,解决了目前抗冲耐磨混凝土施工的温控技术难题,为抗冲耐磨混凝土在温控施工方面积累了经验。文章重点介绍抗冲耐磨混凝土温控措施和高温差季节保护措施。     

观音岩水电站抗冲耐磨混凝土温控技术研究

观音岩水电站工程地处中国西南地区,施工期间遇到高温季节长、昼夜温差大等温控技术难题.工程通过高温季节从原材料、出机口温度、运输过程、浇筑振捣等环节采取有效的温度控制措施,以及采取麻包装含泥砂保护等养护措施,解决了目前困扰抗冲耐磨混凝土施工的温控技术难题.观音岩工程施工至今,未发现任何温度裂缝,为抗冲耐磨混凝土温控施工积累了经验.文中重点介绍了抗冲耐磨混凝土温控措施和高温差季节保护措施.     

基于数值模拟的超深大直径竖井基坑支护方案比选研究

以实际深层输水隧洞工程的超深大直径竖井为研究背景,采用数值模拟的方法,对地连墙和灌注桩两种竖井基坑支护结构进行比选研究。通过模拟竖井基坑不同支护结构在关键工序施工和正常运行条件下的应力应变特性,对比分析其可靠度和安全性,为竖井基坑的支护设计提供科学依据。数值模拟试验结果表明,地连墙支护结构具备更好的变形和受力特性,拟作为推荐方案。     

锦屏一级水电站特高拱坝温控防裂 技术与实践

锦屏一级水电站拱坝是世界在建最高拱坝,混凝土温控防裂是其建设中的关键技术难题。根据工程自身特点,在现有的温控防裂技术理论和工程经验的基础上,结合全过程的温控仿真及反馈分析,不断加深对混凝土温控防裂规律的认识,逐步细化本工程的温控技术标准,总结制订了一套完整的温控工作评价体系,在此基础上开展4.5 m仓层厚浇筑温控关键技术研究,建立了温度自动化控制系统,有效地控制了不利应力的产生并防止了温度裂缝的出现,解决了超300 m级特高拱坝混凝土施工的温控防裂技术难题。     

富水砂层大直径深竖井开挖稳定性有限元分析

某输水隧洞盾构接收竖井具有开挖直径大、深度深、砂层水位高的特点,对开挖过程中竖井结构受力和变形提出更高的要求。笔者以该竖井工程为研究对象,采用有限元分析方法模拟了竖井的施工过程,研究了竖井地下连续墙及地层在开挖过程中的位移、应力规律。分析结果表明:竖井开挖完成后,地表最大隆起为39.50 mm,出现在井口附近;地层最大隆起为41.60 mm,出现在井底地层。地下连续墙最大水平位移为2.79 mm,出现在竖井顶部,地下连续墙顶部水平位移计算值与实测值吻合较好。地下连续墙最大拉应力为1.13 MPa,未超过混凝土标准抗拉强度,表明盾构接收竖井开挖稳定性良好。笔者分析方法及结果可供类似工程参考。     

大直径出线竖井衬砌受力分析及安全性评价

超深大直径出线竖井的衬砌受力及变形破坏与一般的小型竖井衬砌有差异,设计、施工、运行使用等方面有更高的要求。依托西部某大型水电站大直径出线竖井,利用ANSYS有限元计算分析软件建立了空间有限元分析模型,对出线竖井衬砌在运行使用过程中的受力特性及规律进行研究,并进行安全性评价。结果表明,温度作用是影响大直径出线竖井衬砌受力的主要因素,建议考虑到水电站出线竖井井壁衬砌的结构设计中;竖井井身衬砌外壁的安全性高于衬砌内壁,安全评价时要重点关注衬砌内壁。     

竖井开挖中环梁支撑结构的内力分析

通过对某深大竖井的开挖进行三维数值仿真分析,探讨了竖井开挖过程中周边土体及竖井开挖面的变形情况,以及竖井支护结构的受力和变形规律。结果表明:竖井开挖过程中,一定范围内周边土体沉降呈"勺子"状分布,开挖面会出现"抛物线"状隆起,环梁支撑结构对地下连续墙径向位移有良好的抑制作用,非对称开挖对环梁内力有很大的影响,结构计算时应充分考虑。     

反井钻机在索普拉多拉水电站超深电缆竖井开挖中的应用

大直径BMC400反井钻机在索普拉多拉水电站372 m超深电缆竖井全段高一次性钻井(1.4 m)成功,改变了超深竖井开挖需增加水平支洞的技术方案,从而极大地降低了经济和工期成本,综合效益明显。表2个。