高压旋喷桩控制地铁盾构施工沉降的技术措施,此文是一篇高压论文范文,为你的毕业论文写作提供有价值的参考。
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摘 要：郑州地区城中村密集,建筑多为多层砌体结构,整体稳定性较差.为减小地铁盾构施工沉降引起的建筑变形,提出了高压旋喷桩的控制技术措施,即在地铁隧道与建筑中间设置多排咬合高压旋喷桩.通过数值模拟和现场沉降、变形监测验证了高压旋喷桩的可行性,为相关工程提供了技术支撑.
关键词：地铁盾构；沉降；高压旋喷桩；技术措施
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.008
1 引言
近年来,我国地铁得到大量建设,地铁施工通常采用盾构法,盾构施工往往会对周边建筑物带来影响,如何降低和避免地铁盾构施工沉降对周边既有建（构）筑物的影响、提高施工安全已经成为备受社会关注的研究热点.当前,隔离墙（桩）是降低地铁盾构施工引起沉降常用的一种方式,隔离墙一般指地下连续墙,而隔离桩一般采用混凝土灌注桩[1].
相关人员对隔断墙（桩）在实际工程中的隔离效果进行了一定的研究：周玉兵[2]以大连地铁1号线黑石礁车站为工程实例,在风道与桥桩之间按照一定间距设置设钢管隔离桩,有效地保证了隧道近距离穿越桥桩施工的安全.王文斌等[3]以西安地铁2号线钟楼段的盾构施工为例,建立运用三维有限元模型模拟了有无隔离桩情况下盾构掘进过程中地面点沉降.钟楼周围地表和钟楼台四角点沉降的动态变化规律,结果表明,隔离桩能有效隔断外部的地表沉降（隔离桩内外地表沉降差达到14.1mm）.纪新博等[4]对某地铁新建隧道侧穿邻接浅基建筑的隔离桩进行有限元数值模拟,探讨了隔离桩的桩长及间距,优化了桩的参数.
高压旋喷桩作为一种地基处理手段,能够加固土体,抵制地铁地铁盾构施工引起的沉降[5,6],但高压旋喷桩作为隔离墙措施来减小地铁盾构施工沉降的研究还未见报道.郑州轨道线网（含地铁和轻轨）共规划21条线路,覆盖整个郑州市区和郊区,与其他地区不同,郑州城市的城中村广泛分布,且建筑多为多层砌体结构,整体稳定性较差,本文提出了高压旋喷桩作为隔离墙的控制技术措施,并运用有限元对多排咬合高压旋喷桩对隔离效果进行了数值模拟,结合实测结果验证了可行性.
2 高压旋喷桩的减沉机理
隔离墙（桩）是建（构）筑物基础防护的常用方法,它可以把建（构）筑物周边隧道施工、基坑开挖等工程施工引起的地层变形有效地限制在隔离桩之间[7].隔离墙（桩）的结构形式可分为树根桩、灌注桩、地下连续墙和搅拌桩等.为有效控制土体变形,隔离墙（桩）需具备一定的强度和刚度.但刚度达到一定极限后,继续增加隔离墙（桩）的刚度,其减沉效果不会有明显提高.但由于地下连续墙、混凝土灌注桩的费用高、施工周期长,本文提出了多排咬合旋喷桩作为隔离墙（桩）的技术措施.
造成盾构施工地表沉降的因素有可归纳为以下几个方面：（1）开挖掌子面的土压力不平衡引起的土体损失；（2）盾构纠偏施工引起的土体损失；（3）盾尾、衬砌环之间的空洞未及时充填引起的土体损失；（4） 注浆材料固结引起的收缩；（5）隧道渗漏水引起的土体固结和土体流失；（6）衬砌环的压扁变形；（7）土体扰动后的重新固结产生的压缩变形.隔离墙（桩）的主要作用为：隔离土体主动土压力,阻挡或减弱隧洞周边土体往隧洞产生滑移变形的趋势,提高滑移面处的抗剪和抗滑能力,截断侧向压力向盾构方向的传递,抵制桩后土体的变形,进而达到保护建（构）筑物变形的目的.
3 高压旋喷桩的施工技术要求
（1）三轴搅拌桩采用42.5级普通硅酸盐水泥,水灰比1.2,强加固区水泥掺入比20%,弱加固区水泥掺入比10%.
（2）桩身采用一次搅拌工艺,水泥和原状土须均匀拌合,下沉及提升均为喷浆搅拌,为保证水泥土搅拌均匀,必须控制好钻具下沉及提升速度,钻机钻进搅拌速度一般在1m/min,提升搅拌速度在1.0 ～ 1.5m/min,在桩底部分重复搅拌注浆.
（3）提升速度不宜过快,以免出现真空负压、孔壁塌方等现象.搅拌桩成桩应均匀、持续、无颈缩和断层,严禁在提升喷浆过程中断浆,特殊情况造成断浆应重新成桩施工.垂直偏差≤L/200（L为桩长）.
（4）三轴搅拌桩养护时间28d,无侧限抗压强度1. 0MPa.加固体以上扰动部分需要弱加固,无侧限抗压强度0.4MPa.
4 高压旋喷桩减沉的有限元模拟
4.1 岩土体参数
采用通用有限元软件ANSYS对高压旋喷桩的隔沉效果进行数值模拟,有限元模型尺寸如下：① 厚度：由现地坪取至隧道正下方3D（D为隧道直径）,取40.0m；② 宽度：左右两侧各取6D,即92.0 m；③ 长度：进沿隧道掘进方向取10D,取60.0 m.
盾构施工影响范围内地层土体主要为粉土和黏质粉土,主要物理力學参数,见表1.
盾构管片和高压旋喷桩的主要物理力学参数见表2.
4.2 有限元数值模拟结果
有限元模型施加结束如下：四周边界采用径向约束,底边界采用固支约束,上边界完全自由,隧道盾构内边界自由,整个模型施加重力加速度.
通过有限元模拟,得到了地面的最大沉降值（即盾构开挖之后与开挖之前的沉降差）,代表性的沉降云图（取中间位置,即长度方向30.0m处的模拟结果）如图1所示.
根据有限元模拟结果,得到了沉降槽曲线,如图2.
从图1和图2可以发现：
（1）未采取加固措施时,左线盾构开挖（未设高压旋喷桩）的地表沉降槽曲线呈左右对称的V形,最大地表沉降值为-9.41mm；左、右线盾构全开挖（未设高压旋喷桩）的地表沉降槽曲线则呈左右对称的W形,最大值为-11.07 mm,略大于前者,说明双线盾构施工存在着相互影响；
（2）采用高压旋喷桩加固后,左线盾构开挖（设置高压旋喷桩）的地表沉降槽曲线基本呈左右对称的V形,形状不如左线盾构开挖（未设高压旋喷桩）规则,高压旋喷桩后面的沉降值明显减小,最大地表沉降值为-8.91mm,略小于左线盾构开挖（未设高压旋喷桩）；而左、右线盾构全开挖（设置高压旋喷桩）的地表沉降槽曲线基本呈左右对称的W形,形状也不如左、右线盾构全开挖（未设高压旋喷桩）规则,最大地表沉降值为-10.66mm,也略小于左、右线盾构全开挖（未设高压旋喷桩）.
结论：适合高压论文写作的大学硕士及相关本科毕业论文，相关高压开题报告范文和学术职称论文参考文献下载。
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