沉井基础下沉阻力分布特征研究

以海口某大桥主墩的沉井基础为研究对象,对沉井的下沉全过程进行了实时监测,根据大量现场实测资料,系统分析了沉井基础的下沉机理和下沉过程中的受力特性,得出了沉井下沉不同深度,经过不同土层时井壁侧摩阻力和刃脚端阻力的大小及分布规律,提出了下沉系数K和侧壁摩阻力值σf的计算方法和经验公式,以及土压力系数ki的取值范围。在此基础上建立了下沉阻力的计算模型,给出了最大侧壁摩阻力f0的计算公式和分布特征,所得出的结论可供同类工程借鉴与参考。     

大型沉井基础下沉阻力的现场监测及结果分析

对海口世纪大桥沉井基础下沉阻力地现场监测资料进行了全面的整理与分析，得出子大型沉井基础下沉过程中侧摩阻力呈上下小，中间大的抛物线型的分布规律，并据此提出了不同于现行规范的沉井下沉侧摩阻力的分布模式。     

压入式沉井侧摩阻力的监测及分析

传统的沉井下沉工艺存在纠偏困难、下沉缓慢等弊端,而压入式下沉工艺可有效解决以上难题,并能实现井内带土塞下沉,以减小沉井施工对周边环境的影响。结合工程实例,详细介绍了压入式沉井的施工工艺,并且采用布设钢筋应力计及混凝上应变计的方法,对上海自龙港污水处婵厂2座沉井的侧摩阻力进行了现场监控。监测结果表明,总侧摩阻力与下沉深度近似二次曲线关系,但在呈流塑状的淤泥质土层中增长缓慢。最后,根据现场实测数据,对井内带土塞下沉的沉井,提出了总侧摩阻力的简化计算方法。     

水中沉井下沉期侧壁摩阻力分布试验研究

以沪通长江大桥主墩沉井为背景,开展深水大截面沉井模拟下沉试验。通过对整个动态下沉过程的分析,确定了侧壁有效应力受下沉速率、压力松弛、倾斜、翻砂突沉等因素影响。停止吸泥后,侧壁有效应力由动态的分布形式转为准静态,整体呈减小趋势,表现为极值点的减小和压力松弛区的恢复。沉井侧壁台阶的设置可减小沉井侧壁总摩阻力,其减小主要来自沉井直壁段。发现阶梯式沉井侧壁受力分为线性区、台阶影响区、过度区和压力松弛区,建立了基于台阶影响的沉井竖直状态下侧壁摩阻力计算模型,并结合沪通大桥#29沉井现场监测试验加以验证。沉井倾斜会引起侧壁有效应力分布的改变,挤土产生的增大土压力可达对应侧主动土压力的3～4倍。     

超深沉井下沉周边环境效应与控制措施

针对镇江大港水厂一期取水工程中的超深沉井施工,利用耦合欧拉-拉格朗日(CEL)方法建立了三维数值计算模型,考虑沉井下沉深度、井内土体高度、井-土界面极限摩阻力等因素,分析超深沉井下沉周边环境效应。计算结果表明:沉井下沉影响范围约为距沉井侧壁0.5倍下沉深度;随着井-土界面极限摩阻力提高,土体变形和下沉阻力均增大;井内留有一定土体高度可有效降低环境变形,但会使下沉阻力增大。根据计算结果,提出了沉井下沉地表沉降计算公式,并从加固范围、注浆、井内土体高度等方面提出了沉井下沉控制措施,可为今后类似工程提供借鉴。     

不排水下沉施工技术在市政沉井工程中的应用

为解决软弱地层中高地下水位的市政工程沉井施工力学性能问题,以某市政工程污水处理厂主干管网过河顶管工程沉井施工为研究对象,针对不排水条件下市政工程沉井施工工艺,以现场监测为主要手段,观测沉井下沉过程中的侧壁摩阻力和土压力变化过程。研究成果可为厚层软弱土层中高地下水位的市政工程沉井施工提供参考。     

超大沉井基础取土下沉端阻力变化规律研究

为合理确定超大沉井基础下沉端阻力,提出基于刃脚踏面土压力的沉井端阻力计算方法,依托常泰长江大桥主塔超大沉井基础工程,结合沉井下沉过程中刃脚土压力现场监测数据,计算得到沉井底部不同区域的端阻力,分析下沉过程中端阻力分布特征和变化规律,同时,对下沉过程中刃脚斜面与踏面土压力的比例系数(l)进行深入研究。工程实例分析结果表明:在沉井逐渐从内井孔至外井孔的取土过程中,沉井内隔墙和内井壁端阻力总体上逐渐减小;而外井壁和外隔墙区域端阻力则表现为逐渐增加的趋势,采用本文方法确定的沉井端阻力分布特征及其随取土过程的变化规律能够真实反映沉井的整体受力形态,为沉井基础的安全下沉提供了技术保障。     

基于被动土压力的沉井结构分析

对沉井的下沉进行分析,指出刃脚处所受的土压力为被动土压力,井壁所受的土压力为主动土压力或静止土压力。根据地基破坏理论,将与沉井同时移动的压实核作为基础的一部分,从位移、刃脚和土的物理力学性质等方面进行分析,指出沉井刃脚所受的被动土压力介于静止土压力与被动土压力极限值之间。由被动土压力折减系数,推导出被动土压力与侧摩阻力的计算公式。依据该计算公式对地下旋流池的结构进行分析和比较。指出沉井刃脚高度以及刃脚踏面的宽度对沉井的侧摩阻力和下沉系数影响较大。     

软土地区某大型沉井的下沉监测数据分析

为了研究深厚软土地区某大型沉井下沉过程中的受力状态,通过施工阶段的现场监测数据分析了沉井基础底部和侧面的受力分布规律。结果表明,初期端阻力随深度的增加而缓慢增长,入土较深时上、下游井壁端阻力值表现出较大幅度的增长,而中隔墙底的端阻力值呈现相反的减小趋势;随着沉井下沉的深入,侧壁土压力受吸泥扰动的影响逐渐减小,土压力值与入土深度呈线性增长关系,整体介于静止土压力和被动土压力之间。     

混凝土-土接触面减阻材料室内模型试验研究

通过在沉井外侧包裹减阻材料，可减小沉井下沉时所受的侧摩阻力。为研究不同减阻材料的减阻效果，分别选择硅胶、橡胶、聚四氟乙烯、铁皮等材料进行室内模型试验。以接触面材料类型作为单一变量，得出不同减阻材料与土之间的相对侧摩阻。试验结果表明，聚四氟乙烯和橡胶与土体间的侧摩阻相近，减阻效果较好，具备工程应用价值，相关研究结论可为沉井助沉措施的选择提供依据。     

深厚软土地区大型沉井突沉行为分析

为了研究深厚软土地区某大型沉井的突沉行为,结合现场监测数据对沉井的下沉过程及受力特性进行分析,推测了沉井发生大幅度突沉的机理;基于ABAQUS/Explicit有限元软件,将显式动态求解方法应用于沉井下沉的拟静力过程分析,揭示了沉井突沉过程中土体的扰动损伤行为。分析结果表明,由于局部土体损伤失效带动周围大面积土体的不稳定损伤演化从而引发沉井快速下沉,土体损伤耗散能的大小可表征相应的沉井区域的下沉量;采用扩展的Drucker-Prager模型并结合损伤因子演化方程用来模拟土体扰动损伤特性的方法,能够定量分析评价沉井周边软土在受力变形后的扰动度和相应的沉井突沉行为。     

沉井基础设置根键及压浆后处理原位试验分析

研究设置根键及注浆对沉井基础承载特性的影响,采用自平衡原位试验的方法对某一沉井基础设置根键前后及压浆处理进行现场测试与分析。整个测试过程分普通沉井承载力测试、顶入根键后承载力测试、压浆后测试3个阶段进行。根据测试结果,分析了沉井基础在3种不同情况下的荷载与位移关系曲线(Q-s)、轴力的分布情况及侧摩阻力分布规律。研究结果表明:沉井基础在设置根键的情况下,通过根键的挤密、叠加及扩散作用,大大改善了沉井基础与土体的相互作用,使得沉井基础承载能力得到极大提高,提高幅度达到50%,且通过井壁后压浆处理可进一步提高其承载能力;从承载力的分担比例来看,根键的设置使得沉井基础的侧摩阻力所占比重明显增大。与普通沉井相比,设置根键后,沉井基础的侧摩阻力占总的极限承载力的比例提高了28.7%,通过后压浆的处理可进一步增加4%;从轴力分布的规律来看,设置根键及后压浆处理的沉井,两者轴力分布曲线都较为平缓,这对发挥沉井基础材料本身力学性能较为有利,达到了充分利用材料的目的。     

汕头电缆隧道盾构工作井施工技术

介绍了汕头电缆隧道盾构工作井沉井的下沉施工技术,该沉井长细比较大,地质条件复杂,沉井下沉难度较大。通过下沉系数的计算,确定采用排水下沉和不排水下沉2种施工方法;采取的下沉施工措施,保证沉井顺利下沉,并保护了周边环境。     

黏性土中开口与闭口模型管桩受力性状试验研究

为研究开口和闭口试桩在黏性土体静力沉桩过程中荷载传递规律及承载性能的差异性,采用桩身开槽预埋增敏微型光纤光栅传感器的方法,针对黏性地基土,开展两组不同桩端形式模型试桩承载性能对比试验,测得沉桩过程中压桩力、桩端阻力、桩侧摩阻力及桩身轴力发展变化规律。结果表明:光纤光栅传感器可实时监测沉桩过程中桩身受力状态;开口和闭口模型管桩的压桩力、桩端阻力等荷载均随着沉桩深度的增加呈增长趋势,而不同贯入深度下的桩身轴力却逐渐递减;黏性土中的静力压桩、开口管桩和闭口管桩的桩端阻力占比均超过50%;在桩侧摩阻力发挥上,双壁开口模型管桩外管是内管的3倍。当开口管桩贯入深度达到最大值90cm时,土塞高度稳定在33cm,此时,桩侧单位侧摩阻力的分布呈下大上小的形式。     

大型桥梁圆形沉井锚碇下沉过程中力学特性监测分析

武汉鹦鹉洲长江大桥北锚碇采用特大圆形沉井,沉井立面尺寸为66 m×43 m,沉井的下沉控制和结构应力的监测是施工过程中的难点。在沉井施工过程中,在沉井侧壁的不同高度和第2节沉井底部分别安装了大量的侧壁土压力计和钢筋计,用于监测沉井下沉过程中侧壁土压力和沉井底部应力的变化;同时还使用空气幕助沉系统来克服沉井后期下沉的阻力。监测结果表明：沉井侧壁土压力随沉井的下沉逐渐增大,同时沉井的下沉速度降低,其底部结构的应力减小;沉井的最大拉应力与最大压应力均出现在其初次下沉过程中,在随后的两次下沉过程中沉井结构的应力分布较为均衡。由此可见,对沉井的第1次下沉进行结构应力监测和控制非常关键。     

考虑塌孔的随钻跟管桩承载性能物理模拟试验研究

随钻跟管桩(DPC桩)是一种新型的非挤土管桩基础,在钻进-成孔-沉桩的过程中桩侧塌孔会影响桩侧注浆液的流动路径和注浆效果,最终影响桩侧摩阻力的发挥.开展了DPC桩桩侧塌孔条件下的注浆及静载物理模型试验,分析了塌孔对DPC桩承载性能、荷载传递特性、桩侧摩阻力分布规律的影响,定量表征了注浆体的三维几何尺寸和空间点位信息,揭...     

沉井下沉施工若干问题的防治

针对沉井下沉施工中出现的流砂现象、井壁摩阻力过大或过小、沉井突沉、沉井偏差、超标裂缝等五个方面的技术问题,分析其产生的原因,并提出有效、实用的预防和处理措施。     

摩擦型能源桩荷载–温度现场联合测试与承载性状分析

能源桩集地源热泵技术与建筑桩基于一体,桩基承载性状受荷载–温度耦合作用而不同于常规工程桩。开展了昆山某摩擦型能源桩工程的荷载–温度现场联合测试,测试了多级荷载水平与不同换热工况下桩身的温度、应力分布及桩顶位移变化,整理得到桩身的附加温度荷载、桩身轴力及桩侧摩阻力分布曲线,分析了摩擦型能源桩荷载–温度作用下的承载性状与荷载传递特征。测试结果表明:能源桩的温度变化将引起附加温度荷载,桩身轴力和附加温度荷载分布特征和桩顶荷载作用、桩端约束有关,承载性状不同于单一荷载作用下的工程桩。加热工况引起桩身上、中部多处出现负摩阻力,但荷载的增加有利于减小升温引起的负摩阻力效应;制冷工况下,桩端附近产生负摩阻力,能源桩荷载传递特征受荷载–温度耦合作用而改变。设计荷载作用下,能源桩顶加热时隆起而制冷时下沉,加热工况引起的桩顶位移在停止加热回温后可基本恢复,但制冷工况引起的桩顶位移在回温后会导致桩顶产生附加沉降,荷载–温度耦合作用也引起了能源桩沉降性状的变化。