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深基坑开挖与内支撑调节对邻近沉井影响规律试验研究

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建筑科学与工程学报 2023年第5期40卷 174-182页

作者：邓彬张磊郑鹏鹏陈保国邹顺清中国水利水电第七工程局有限公司四川成都610081 中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074

为了探明基坑开挖以及内支撑伸缩调控下基坑与邻近沉井受力特性变化规律,采用室内“基坑-沉井”模型试验,研究了沉井侧壁土压力、内力、周边地表沉降、墙背土压力等变化规律。结果表明:基坑开挖过程中,墙背土压力减小,沉井侧壁水平弯矩... 详细信息

为了探明基坑开挖以及内支撑伸缩调控下基坑与邻近沉井受力特性变化规律,采用室内“基坑-沉井”模型试验,研究了沉井侧壁土压力、内力、周边地表沉降、墙背土压力等变化规律。结果表明:基坑开挖过程中,墙背土压力减小,沉井侧壁水平弯矩由正转负,最大弯矩值位置随开挖深度的增大逐渐下移,周边地表沉降呈三角形分布;内支撑伸缩调节时,当前支撑深度附近墙背土压力受到的影响最明显,调节第3道支撑时局部土压力变化率最大,调节第4道支撑时局部土压力值达到最大值;多道支撑同时调节综合影响范围大于单支撑调节;支撑伸缩可能造成沉井发生一定转动,对靠近基坑侧沉井侧壁土压力影响大于远离基坑一侧;伸长内支撑可以一定程度减小基坑围护结构和邻近沉井位移,但是会导致沉井局部弯矩和土压力急剧增大,工程中应加强土压力和结构变形监测。

关键词：深基坑沉井可调节内支撑受力特性模型试验

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沉井侧壁摩阻力分布特性试验研究

桥梁建设 2018年第5期48卷 27-32页

作者：周和祥马建林张凯李军堂杨柏西南交通大学土木工程学院四川成都610031 中国中铁大桥局集团有限公司湖北武汉430050

为了准确分析沉井侧壁摩阻力的大小及分布规律,分别制作直壁式井壁、阶梯式井壁局部模型开展离心模型试验,分析沉井侧壁摩阻力的分布形式,讨论阶梯式井壁侧壁摩阻力的时间效应,并根据试验结果提出沉井侧壁摩阻力的计算模型。结果表明:... 详细信息

为了准确分析沉井侧壁摩阻力的大小及分布规律,分别制作直壁式井壁、阶梯式井壁局部模型开展离心模型试验,分析沉井侧壁摩阻力的分布形式,讨论阶梯式井壁侧壁摩阻力的时间效应,并根据试验结果提出沉井侧壁摩阻力的计算模型。结果表明:直壁式井壁的侧壁摩阻力随入土深度的增加呈先增大后减小的近似抛物线分布,阶梯式井壁阶梯以上及阶梯以下靠近阶梯处的侧壁摩阻力比直壁式井壁显著减小且最大值出现位置下移;阶梯导致的侧壁摩阻力折减效果随着时间的增加逐渐减弱;阶梯式沉井下沉计算时,应根据下沉时间选取不同的侧壁摩阻力折减系数;采用分段函数对沉井侧壁摩阻力进行描述,计算值与试验值吻合较好。

关键词：沉井侧壁摩阻力阶梯时间效应离心模型试验计算模型

装配式竖井设计与施工技术应用研究——以南京某沉井式地下车库项目为例

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隧道建设（中英文） 2022年第3期42卷 463-470页

作者：姜弘包鹤立林咏梅上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司上海200125

为解决在建筑密集、狭小空间城区进行地下空间开发面临的难题,通过介绍新型竖井掘进装备、掘进下沉技术、竖井管片结构设计和防水技术,提出一种基于德国海瑞克公司垂直竖井挖掘机(VSM)的装配式竖井施工技术。南京建邺区沉井式停车设施... 详细信息

为解决在建筑密集、狭小空间城区进行地下空间开发面临的难题,通过介绍新型竖井掘进装备、掘进下沉技术、竖井管片结构设计和防水技术,提出一种基于德国海瑞克公司垂直竖井挖掘机(VSM)的装配式竖井施工技术。南京建邺区沉井式停车设施建设项目(1期)工程是该设备在国内的首次应用,相对传统工法,施工场地小,效率高。工程实践表明:1)采用超挖配合自重下沉的模式,使得竖井下沉过程完全受控;2)竖井外侧采用膨润土泥浆起到了很好的减摩和护壁作用;3)竖井整环分成完全相同的6块管片,所有管片只有1种结构形式,极大提高了现场施工效率和质量。该工法在城市地下停车库、盾构工作井、地铁通风井等工程中具有良好的应用前景。

关键词：装配式竖井垂直竖井挖掘机沉井管片结构地下停车库

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沉井下沉过程的运动学特性与下沉控制研究

岩土力学 2022年第S02期43卷 425-430,453页

作者：陈保国贺洁星骆瑞萍张光辉高琦中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 湖北省建筑科学研究设计院股份有限公司湖北武汉430071 中国水利水电第七工程局有限公司四川成都610081

软土地层中沉井下沉影响机制复杂,现有的理论研究主要基于沉井的受力特性开展下沉分析,沉井下沉过程中的运动学特性缺乏科学系统的阐释。对沉井下沉运动过程进行分析,建立沉井下沉力学模型,推得沉井下沉过程的运动学方程,揭示了沉井下... 详细信息

软土地层中沉井下沉影响机制复杂,现有的理论研究主要基于沉井的受力特性开展下沉分析,沉井下沉过程中的运动学特性缺乏科学系统的阐释。对沉井下沉运动过程进行分析,建立沉井下沉力学模型,推得沉井下沉过程的运动学方程,揭示了沉井下沉的运动学特性和影响机制。并结合实际工程案例验证了该方法的合理性和正确性。研究结果表明,沉井下沉具有典型的下沉加速及下沉减速阶段;沉井下沉施工引起的初始下沉不平衡力ΔF_(1)是影响下沉运动特征的重要因素,也是下沉运动控制的首要因素;调整反映土层及沉井结构特征的参数b_(1)是预防沉井突沉的有效手段。

关键词：沉井运动特性运动方程下沉控制

沉井式预制叠合塔机基础力学性能与工程应用研究

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沉井式预制叠合塔机基础力学性能与工程应用研究

作者：张士让中国矿业大学

学位级别：硕士

塔式起重机又简称塔机,是一种将固定臂装在高耸塔身上部的旋转起重机械。塔机基础是保证塔机安全和正常使用的重要部分。传统塔基往往在施工现场制作完成,要花费相当一部分的时间成本,且无法重复利用,造成浪费,因此逐渐被预制拼装式塔... 详细信息

塔式起重机又简称塔机,是一种将固定臂装在高耸塔身上部的旋转起重机械。塔机基础是保证塔机安全和正常使用的重要部分。传统塔基往往在施工现场制作完成,要花费相当一部分的时间成本,且无法重复利用,造成浪费,因此逐渐被预制拼装式塔机基础替代。但预制拼装式塔基均要求设置在土质较好的地基上,严禁设置在积水浸泡的地基上。目前对于地下水位较高且难以降水的基坑环境和流沙等软弱地质环境下难以正常开挖基坑的工程环境,市场上主流的塔基均不便应用。针对基坑中地下水位较高且难以进行降水的工程环境以及在流沙等软弱地质环境下难以正常开挖基坑的问题,本文提出了一种新型的沉井式预制叠合塔机基础(简称沉井式塔基)。针对工程应用环境对塔基重新进行了设计,提出了由沉井结构和叠合结构组合的塔基结构方案。作为一种新型的塔基形式,面临诸多技术问题,主要集中在沉井结构安全性、叠合结构协同工作性能、沉井式塔基的整体安全性三个方面。本文通过试验和数值模拟相结合的方法,对沉井式塔基在工程环境中的结构安全性及力学性能开展了相关研究,主要研究内容及结论如下:(1)提出了预制装配式沉井和预制叠合结构组合的塔基结构方案,完成了沉井式塔基施工图设计。利用有限元软件完成了预制构件短暂工况和沉井结构施工阶段的安全验算,保证沉井式塔基在生产、安装阶段的安全。结构方案如下:塔基平面形状采用八角形,结构上分为沉井结构和叠合结构两个部分。沉井结构由四块侧板拼装而成,侧板间采用螺栓连接固定。叠合结构采取集中配筋的方式,预先将钢筋放置于预制板内,施工时将预制板吊装到既定位置后,插入插筋并浇筑混凝土,混凝土达到要求强度后即可投入使用。研究结果如下:经过有限元软件计算,预制构件在脱模、吊装等工况下的变形、应力数值满足构件短暂工况结构安全性要求,沉井结构在施工下沉阶段最不利工况下,构件的变形、应力数值满足施工阶段结构安全性要求。(2)研究了沉井式塔基预制构件与现浇混凝土协同工作性能同现浇试件的差异。考虑到塔基主要用于两类工程环境,一是地下水位较高且难以进行降水,需要采用水下浇筑的施工方式,二是流沙等难以正常开挖基坑的软弱地质环境,因此试验选取了干、湿叠合状态作为试验变量之一,并选取了预制构件构造措施作为另一个变量。依次进行了现浇试件XJ、干叠合试件YK、DK、湿叠合试件JK的两点加载抗弯试验。对比各项力学性能指标,研究沉井式塔基在干叠合和湿叠合两类叠合状态和不同构造措施下,塔基预制构件与现浇混凝土协同工作性能的变化规律。研究结果表明:(a)干叠合试件与现浇试件均发生弯曲破坏,且叠合面粘结良好,湿叠合试件则发生了剪切破坏,叠合面出现了脱离现象;(b)试件XJ、YK、DK、JK屈服荷载之比为1:0.98:0.94:0.82,极限荷载之比为1:0.99:1:0.75,延性之比为1:0.95:0.89:0.83;干叠合试件在刚度、承载力、叠合面破坏情况方面均优于湿叠合试件;(c)在加载至开裂前,叠合试件刚度与现浇梁相当,整体协同工作性能良好。但在加载后期,湿叠合试件叠合面破坏迅速,极限荷载大大降低;(d)针对本文叠合试件,开裂荷载按照混凝土结构设计规范的公式计算,结果是偏安全的。(3)提出了适用于沉井式塔基叠合构件的仿真计算方法,并选取关键数据与试验结果进行对比,验证了其可靠性。建模方法如下:(a)钢筋混凝土采用分离式模型,不考虑混凝土的影响及混凝土和钢筋之间的粘结滑移;(b)叠合面选择通用接触中的“面-面”接触,将混凝土后浇层定义为主面,预制板接触面定义为从面;(c)接触属性分为法向和切向两个部分,法向定义为“硬接触”,相当于两个刚体之间的接触,切向定义为库伦摩擦力,通过摩擦系数控制切向力的大小,对于干燥叠合环境摩擦系数宜选择0.8,水下叠合环境摩擦系数宜选择0.4。(4)验证了沉井式塔基整体安全性和抗倾覆性能。利用ABAQUS仿真软件,以XGT6015A-8S型号塔机为例,针对沉井式塔基在工程应用阶段的干燥叠合环境、水下叠合环境两类叠合状态和0°、45°倾覆方向,对塔基进行了整体结构安全与抗倾覆能力验证,研究结果表明:(a)在塔基最不利荷载作用下,沉井式塔基钢筋应力、塔身素混凝土区域、塔身预埋螺栓与塔基连接处的变形、应力数值均在安全范围内;(b)混凝土薄弱区域为预埋螺栓与塔基连接处,钢筋薄弱区域为侧板顶、底梁和结构弯折处;(c)在考虑到地基土变形对塔基倾覆的影响后,塔基的抗倾覆能力仍满足工程应用条件,不会产生倾覆。(5)结合试验与数值仿真研究结果,从塔基预制构件方案设计与制作和沉井式预制叠合塔机基础施工角度分别提出改进方法与工程应用建议。本文有图84幅,表24个,参考文献87篇。

关键词：塔机基础沉井预制结构叠合结构协同工作性能

超大型深水沉井下沉及渗流的离心模型试验研究

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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岩土工程学报 2020年第12期42卷 2291-2300页

作者：蒋炳楠马建林王蒙婷李蜀南周和祥西南交通大学土木工程学院四川成都610031

以世界最大深水沉井基础为原型,通过离心机再现原型应力场,模拟沉井在埋深超过30 m后的下沉过程和吸泥引起的渗流场,结合原型沉井实测数据对比分析沉井下沉期间的受力,发现超大型深水沉井侧压力分布主要特点为在台阶处较小,刃脚附近存... 详细信息

以世界最大深水沉井基础为原型,通过离心机再现原型应力场,模拟沉井在埋深超过30 m后的下沉过程和吸泥引起的渗流场,结合原型沉井实测数据对比分析沉井下沉期间的受力,发现超大型深水沉井侧压力分布主要特点为在台阶处较小,刃脚附近存在应力松弛,台阶上下区段均存在应力集中且台阶以下更明显。沉井下沉时侧阻大于接高时,并根据侧压力分布特性给出了沉井竖直状态下侧阻的计算方法。结合渗流数据,分析得出吸泥会使侧壁下部土体变得松散,侧压力大幅减小并与渗透力负相关。当沉井受力平衡时,渗流作用对侧阻平均值的变化影响较小,但对侧阻的分布形式影响较大,并可能打破沉井的受力平衡状态引起翻砂突沉。沉井下沉时对侧壁土体的挤压会引起部分土体应力集中和超静孔压的上升;下沉结束后,部分超静孔压沿排水路径迅速消散,侧壁土体整体上发生竖向固结,由下沉引起的部分挤土应力集中会缓慢消散。

关键词：沉井离心机试验渗流侧压力

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沉井式地下停车库促进城市有机更新

地下空间与工程学报 2021年第2期17卷 343-349页

作者：陈珑云朱笑云厦门市市政工程设计院有限公司厦门361000

近年,机动车保有量随着人们生活水平提高而不断增加,城市停车位供需矛盾紧张,尤其老中心城的建筑密集区域更为突出。为了进一步缓解老中心城"停车难"问题,调节已建成区域停车设施供需矛盾,利用小微地块建设沉井式地下停车库增加泊位供给... 详细信息

近年,机动车保有量随着人们生活水平提高而不断增加,城市停车位供需矛盾紧张,尤其老中心城的建筑密集区域更为突出。为了进一步缓解老中心城"停车难"问题,调节已建成区域停车设施供需矛盾,利用小微地块建设沉井式地下停车库增加泊位供给,以缓解城市局部停车难问题,促进城市有机更新,改善人居环境。以厦门海沧区沉井式地下停车库为例,较为详细地介绍了沉井式地下停车库的适用范围,建设场地灵活,占地小,结构安全合理,可预制缩短工期,绿色施工,性价比高、设备先进,智能化集成度高,使用方便等,以及其在城市更新中可发挥的积极作用,具有较好的推广前景,以期为类似工程研究参考提供借鉴。

关键词：沉井地下停车库停车难城市更新

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基于柱孔扩张理论的沉井刃脚极限土阻力分析

西南交通大学学报 2020年第5期55卷 1060-1066页

作者：周和祥马建林胡中波陈文龙杨柏西南交通大学土木工程学院四川成都610031 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川成都610072

为解决目前刃脚极限土阻力计算方法所存在的不足,基于考虑剪胀效应的柱孔扩张理论,提出了刃脚极限土阻力的理论解答.首先考虑刃脚基础单侧方向破坏的特点,将两个刃脚对称拼接成一个整体基础进行计算;其次利用柱孔扩张理论,通过分析刃脚... 详细信息

为解决目前刃脚极限土阻力计算方法所存在的不足,基于考虑剪胀效应的柱孔扩张理论,提出了刃脚极限土阻力的理论解答.首先考虑刃脚基础单侧方向破坏的特点,将两个刃脚对称拼接成一个整体基础进行计算;其次利用柱孔扩张理论,通过分析刃脚底部土体在竖直方向的受力平衡求得刃脚极限土阻力;最后利用离心模型试验与现场监测对该计算方法进行了对比验证.研究结果表明:与离心模型试验结果相比,当沉井下沉深度为36 m时,本文方法计算刃脚土阻力误差为6.6%,与现场实测结果相比,当沉井下沉深度为5 m时,本文方法计算刃脚土阻力误差为1.36%,当沉井下沉深度为10 m时,本文方法计算刃脚土阻力误差为19.5%,当沉井下沉深度为15 m时,本文方法计算刃脚土阻力误差为9.70%.计算值与离心模型试验值、现场实测值均吻合较好.本研究可为刃脚极限土阻力计算问题提供一个新思路.

关键词：沉井刃脚极限土阻力剪胀效应柱孔扩张

水平荷载长期作用下沉井变位特性的模型试验研究

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岩土工程学报 2017年第8期39卷 1388-1397页

作者：穆保岗李旭龚维明赵学亮东南大学土木工程学院江苏南京210096 泰州市建筑设计院有限公司江苏泰州225300

为研究在水平荷载长期作用下软土中沉井基础的变形特征,设计并实施了3组模型试验。首先进行了预试验以确定模型沉井的水平承载力,然后分别研究了模型沉井在不同大小的水平荷载作用下荷载–变形曲线、被动区土压力分布特征、沉井顶部水... 详细信息

为研究在水平荷载长期作用下软土中沉井基础的变形特征,设计并实施了3组模型试验。首先进行了预试验以确定模型沉井的水平承载力,然后分别研究了模型沉井在不同大小的水平荷载作用下荷载–变形曲线、被动区土压力分布特征、沉井顶部水平位移、被动区土体水平位移的短期、长期变形特征。基于本次试验数据,对理想弹塑性的p–y曲线按照加载时间和荷载大小予以修正。修正后的理论计算结果与实测值基本一致,并对依托工程进行了试算,修正后的p–y曲线可为软土地区的沉井水平变形计算提供理论依据和设计指导。

关键词：岩土工程沉井长期荷载变位