铁路隧道管片衬砌承受高水压分界值研究

铁路隧道一般位于山岭或水下的复杂地质环境中,面临着地下水的威胁,国内工程界对于管片衬砌所能承受的高水压一直没有明确的分界值。针对管片衬砌结构型式的特点,从接缝防水及结构受压承载能力两方面对高水压分界值展开研究。提出了管片衬砌结构高水压限界的定义及判定方法,求解了不同围岩级别、不同管片设计参数（混凝土强度等级、厚度）条件下的管片衬砌高水压承载能力。最后通过大比例尺模型试验对衬砌受水压作用的力学特征进行分析。研究结果表明：管片接缝在允许的张开量和错位量的前提下,同时考虑设计材料的应力松弛与老化,密封垫设计承受的最大水压能力约在 0.8 ～ 1.0 MPa 之间;管片环不同位置处的受压承载能力安全系数近似呈正弦曲线分布,拱顶及拱底位置为衬砌结构受力控制点,提高混凝土强度等级或加大管片厚度可以显著增加管片衬砌的受压承载能力;高水压条件下结构呈受压破坏,低水压条件下呈受拉破坏,一定范围内提升管片的外水压力,衬砌结构的轴力值增加明显,弯矩值变化幅度不大,对于结构受力是有利的。     

Control of rock jacking considering spread of grout and grouting pressure

This paper describes a theoretical approach for monitoring fracture dilatancy (or “jacking”) during grouting. From this, a methodology to optimize the grout pumping pressure has been developed, based on the required penetration length (i.e. the distance that the grout spreads from the grout hole into the network of fractures within the rock mass). Empirical rules are put forward to prevent the damage that may result from uncontrolled deformation (Jacking) of the fractures, by limiting either pumping pressure or the injected grout volume, or by a combination of both. The state of the fractures and the spread of the grout when these limits are reached are discussed. The theoretical approach, which is referred to here as the Real Time Grouting Control Method, enables the estimation of grout penetration length or “spread” in real time. This gives an opportunity to monitor fracture dilation as it happens and, for the purpose of this paper, the allowable limits of elastic deformation and jacking have been estimated based on the grout spread. Two case histories are analyzed, for which the physical reaction of the fracture deformation with time and grout spread are determined from the recorded pressure and flow. By comparing the observed physical reaction with the theories for jacking presented here, the Real Time Grouting Control Method has been validated, and it is shown that this theoretical approach is superior to commonly used empirical methods, in that it allows the optimization of the pumping pressure to achieve a given penetration length in the shortest time and with an acceptable fracture dilatancy. This approach is a major step forward in customizing grouting works.     

桩端压力注浆在人工挖孔灌注桩中的应用

论述了桩端压力注浆的作用机理，结合某建筑物场地的工程概况，经分析确定了人工挖孔桩的施工方案，介绍了桩端压力注浆在人工挖孔灌注桩中的应用，取得了良好的施工效果。     

压密注浆技术在地基加固中的应用

结合福建某厂房的工程实例,介绍了压密注浆在地基加固中的应用,阐述了压密注浆加固机理、设计方案、施工工艺以及施工中应注意的问题。     

盾构隧道同步注浆充填压力环向分布模型

为明确同步注浆充填压力的大小及分布,利用流体力学理论对充填过程进行了理论分析。考虑到盾构推进速度较慢及浆液沿环向充填到最远距离所需的时间很短,假设同步注浆过程中,浆液仅沿环向充填盾尾间隙,即形成三维环形薄饼。分别在浆液为宾汉姆流体和牛顿流体条件下,推导了浆液充填压力沿盾尾间隙环向分布模型;并讨论了该模型的适用范围及主要参数的确定方法。用实际工程监测数据验证了该模型,并分析了浆液充填压力的分布规律及影响因素。分析结果表明：浆液充填压力环向分布模型的计算值与施工现场监测值吻合较好;浆液充填压力沿环向的变化主要由浆液自重的加压或减压作用、浆液剪切应力的减压作用两方面因素引起;浆液充填压力的宾汉姆流体计算值略小于牛顿流体计算值。     

深部隧洞裂隙围岩渗透特性及衬砌外水压力变化规律

高外水压岩是影响隧道开挖过岩围岩稳定及衬砌结构安全的关键因素之一,基于裂隙介质渗流经典理论,给出围岩、衬砌不同渗透系数下的外水压岩解析解,采用数值方法对隧洞二次衬砌后的外水压岩作用特性进行仿真模拟,探讨裂隙围岩岩衬砌渗透系数对渗流场的影响,围岩、衬砌渗透和排水措施岩外水压岩的相关性。研究表明岩体和衬砌渗透系数之比是影响衬砌外水压岩的关键,正确的灌浆、排水设计对外水压岩折减系数影响较大,是减小衬砌外水压岩的有效措施。结论对高压水作用下裂隙岩体渗流及衬砌外水压岩研究具有重要理论意义,对高水压下围岩注浆及衬砌结构材料选型、参数选择等具有重要岩岩实用价值。     

压力注浆法补强地基在施工中的应用

结合工程简介及地基状况,对不均匀沉降进行了原因分析,制定了压力注浆法补强地基方案,阐述了压力注浆加固步骤和施工控制,并对压力补强效果进行了有效验证,从而为压力注浆法补强地基在施工中的应用积累经验。     

低压注浆与旋喷桩技术在岩溶塌陷治理中的应用

龙厦铁路象山隧道岩溶突水,导致某水泥厂大面积地面塌陷,厂区建(构)筑物发生开裂和不均匀沉降,其中一期、二期烧成窑头墙体及地面出现起拱及裂缝。经研究决定采用高压旋喷桩结合低压注浆方案进行加固。即采用高压旋喷桩对窑头篦冷机基础进行加固处理,加固区域地基土则采用低压注浆进行加固,取得了较好的加固效果。     

桩基空洞质量缺陷注浆补强技术分析

由于水下灌注桩属于地下隐蔽工程,其施工质量受制于多种因素。任何一个影响因素处理不好,都容易发生质量缺陷,其中混凝土不密实导致的桩基空洞是常见的质量缺陷问题。桩基局部空洞形成的原因有多种,其中最主要的原因是地下水流动冲刷造成的。而遇到这种质量缺陷常用而且是较为有效的处理方法是后期补强注浆,但是在岩土工程地基处理方面的注浆技术相比隧道初衬和箱梁预应力结构的注浆技术还尚未成熟,大多数情况下还是受制于注浆配合比和注浆压力等问题。基于此,本文以某桥梁桩基础空洞质量缺陷为研究对象,对补强注浆技术原理和补强施工方案进行了系统分析,并对水泥浆配合比和注浆设备进行了优化,为同类型项目的施工提供了参考依据。     

采用压力灌浆处理砖砌体裂缝

介绍了压力灌浆处理砖砌体裂缝的适用范围，结合该技术特点，详细阐述了其施工工艺措施，提出了施工中的注意事项，并例举了两个成功应用的工程实例。     

注浆加固技术在软弱地基处理中的应用

结合具体工程实例，探讨了压力注浆加固软弱地基的作用机理，对施工过程及其控制作了阐述，并对加固效果进行了检测及结果分析，可供类似地基处理工程施工参考。     

基于时效理论解的双层衬砌圆形隧道围岩压力分担的简便计算法

隧道的顺序施工叠加岩石流变特性,使围岩和衬砌的力学状态与时间相关。针对水平和竖向地应力不相等的一般地应力条件下双层衬砌圆形隧道施工问题,采用复变函数方法和Laplace变换,推导了开挖和支护全施工过程任意时刻围岩、衬砌的位移和应力理论解答。理论推导中用任意黏弹性模型模拟岩石流变特性,并在隧道开挖完成后的任意时刻分别施加一次衬砌、二次衬砌。并与相同条件下有限元解进行了比对。为便于工程设计,基于本文时效理论解,通过衬砌压力的机理分析,运用数据拟合的方法,给出了围岩压力分担的简便计算法,公式形式简单、适用范围广,同时也可以实现解析解的类似精度,为科学合理确定二次衬砌施工方案提供了理论依据。结合一算例,针对不同围岩压力分担情况,分别给出二衬施加时刻和二衬厚度建议值。工程中可据此方便、快捷地进行相似工程条件下的初步设计。     

高喷灌浆技术在工程中的应用

就高喷灌浆技术在河道治理中用于地下垂直防渗的施工进行了简要介绍。     

外水压下隧道围岩与衬砌的随机有限元分析

为探讨在外水压力作用下隧道围岩和衬砌的力学承载特性,以龙潭隧道为依托,进行了随机有限元数值模拟。模拟采用了响应面法和蒙特卡罗模拟的手段,并进行了响应面方程拟合和概率敏感性及相关性的计算分析。分析结果表明,在外水压力的作用下,隧道衬砌的破坏形式以受压破坏为主,提高围岩弹性模量较衬砌弹性模量对改善衬砌承载外水压的力学性能更为有效。并在此基础上指出,外水压下的衬砌设计和隧道施工应考虑下述因素:围岩可以分担外水压力的承载特性、地层结构法的计算模型、注浆具有堵水和加固的双重效果。     

论超长大体积混凝土无缝施工技术

通过分析大体积混凝土温度变化机理,对大体积混凝土的结构计算温差及温度应力计算给出了较简便的方法;并对温度监测、施工措施等方面进行了探讨。结合工程实例,介绍了某大体积混凝土工程的裂缝控制方法。     

高压旋喷注浆在桩基加固中的应用

在桩基加固工程中采用高压旋喷注浆法,结合厦门某办公楼静压预应力管桩加固的工程实例,为类似工程提供了很好的借鉴。     

高压旋喷桩复合地基在岩溶地区中的应用

通过工程实例,阐述了高压旋喷桩复合地基在岩溶地区中的应用,验证了该施工方案的可行性,指出旋喷桩具有经济、环保、施工方便等优点,具有良好的经济效益和社会效益,以推广旋喷桩在地基处理中的应用.     

循环经济模式下钢渣用于透水透气型混凝土开发

本文以钢铁企业生产过程中产生的钢渣为研究对象,应用工业工程的基本原理对钢渣的透水性、稳定性进行综合研究试验分析,将其钢渣制成透水透气环保型混凝土,除普通钢渣的二次污染问题,实现循环经济,社会价值巨大。     

圆形压力隧洞限裂配筋设计方法研究

为研究圆形压力隧洞衬砌合理的限裂设计方法,采用钢筋混凝土有限单元法对隧洞衬砌的受力特性进行分析,指出隧洞衬砌具有内力值随衬砌开裂区域增加而减小、配筋取决于裂缝宽度的限制要求而非承载力、规范中的裂缝宽度计算公式不适用等特性。通过对厚壁圆筒承载力计算公式的重新推导,指出该方法没有引入裂缝处环向钢筋应变最大值与环向钢筋在整个圆周内平均应变的比值ψ’,使得钢筋面积计算值过小。鉴于隧洞衬砌的受力特性及没有合适的ψ’计算方法,建议取消厚壁圆筒公式,而采用钢筋混凝土有限单元法进行隧洞衬砌的配筋计算。对能由有限元计算直接求得裂缝宽度的衬砌,以裂缝宽度限值要求确定钢筋用量与布置;对不能由有限元计算直接求得裂缝宽度的衬砌,以限制钢筋应力来控制裂缝宽度,即以钢筋应力限值要求确定钢筋用量与布置。最后,通过较多的算例给出隧洞衬砌的钢筋应力限值,当保护层厚度为50mm时钢筋应力限值可取120MPa,当保护层厚度为100mm时钢筋应力限值可取100MPa。     

水压对盾构管片衬砌力学特征与破坏形态的影响模型试验研究

水压力作为一个重要因素,对盾构隧道管片衬砌结构的受力状态及长期安全性具有显著的影响。文中依托广深港客运专线狮子洋盾构隧道工程,采用模型试验的方法,比较分析了0m、30m、60m三种不同水压条件下管片衬砌结构的内力、变形、声发射数据及裂纹产生发展等试验数据信息,探讨水压对盾构隧道管片衬砌结构受力状态及破坏特征的影响规律。研究结果表明：在一定范围内,水压的增加,延长了管片衬砌结构的弹性受力阶段及塑性发展平台,延缓了结构内部出现损伤破坏的时间,提高了衬砌结构的极限载能力。随着水压的增加,管片临界失稳点的最大位移与隧道外半径之比由2.33%增大到2.77%,但是由局部损伤破坏出现到管片衬砌结构整体失稳的过程变得更短,发展速度变得更快,管片的主要破坏形式由以受拉破坏为主变为以压剪破坏为主。