湖南固宏建筑加固工程有限公司 手機:15874019058 (陳經理) 咨詢QQ:410381832 聯系我們 | 加入收藏  
網站首頁 關于我們 新聞中心 服務范疇 加固技術 工程案例 技術規范 聯系我們
 化學錨栓
 噴射混凝土加固
 粘貼碳纖維布
 柱加大截面
 梁加大截面
 植筋工程
 裂縫修補
 梁粘貼鋼板
 板粘貼鋼板
 梁外包型鋼
 柱外包型鋼加固
電話:15874019058
聯系人:陳經理
咨詢QQ:410381832
郵箱:[email protected]
郵編:410000
地址:長沙市雨花區上河國際F棟918室
技術規范 您現在的位置:首頁 >> 技術規范  
水平旋噴加固技術現狀及問題的研究
 作者:湖南固宏建筑科技 日期:2014/5/8 9:42:32 人氣:3135 標簽:技術規范   
分享 |

 

  目前,豎直旋噴加固技術已經得到了廣泛的應用。但在一些需要采用旋噴加固的工程中,如果地面上不能給土體加固設備提供場地或場地太小設備不好安放,或由于管線、交通、垂直加固深度太深等原因以至很難或無法在地面進行垂直加固時,就需要采用水平旋噴加固方法加固土體。由于水平旋噴加固能防止隧道滲漏和坍塌、能有效控制地面沉降,水平旋噴加固技術已受到相關行業的重視和廣泛關注,并在我國得到了一定的應用。特別是隨著我國城市地下空間開發建設和軌道交通建設的快速發展,21世紀初至中葉將是我國大規模建設地鐵的年代,在建造地鐵隧道、地下通道等時,常會碰到需要采用水平旋噴法進行土體加固,為此,本文分析了我國水平旋噴加固技術研究的現狀,并提出了需要進一步研究的問題。

  1 水平旋噴加固工法和設備

  1.1 加固工法

  日本和和歐美等國是研究開發水平旋噴加固技術較早的國家。日本在單管旋噴的基礎上相繼開發出了CCP-H工法、RJFP工法、MJS工法等。意大利RODIO公司于1983年首次將水平旋噴加固技術應用于隧道預支護,并逐漸把水平旋噴注漿列為加固和保護隧道圍巖的基本方法之一。水平旋噴加固技術在歐美各國已得到了廣泛的應用,如德國波恩地鐵、美國華盛頓地鐵、挪威蒙特奧利姆比諾淺埋鐵路隧道、瑞士蘇黎世地鐵和楚格瓦爾德隧道等。

  在我國,水平旋噴加固技術作為一種新型的施工工藝,在巖土工程中的研究和應用起步較晚,大多數還處于試驗、摸索階段。我國鐵道科學研究院于1987年在內蒙古烏蘭浩特附近輕亞粘土層進行了首次水平旋噴試驗,隨后各施工單位、高校、研究院也開始了這方面的研究,并將水平旋噴加固技術應用于各種工程建設中,如神延鐵路沙哈拉峁隧道、北京長安街熱力隧道復線、廣州地鐵2號線新-磨區間隧道、深圳地鐵一期大劇院~科學館區間隧道等。同時,中鐵二十局集團根據神延鐵路沙哈拉峁隧道的施工實際,開發了“隧道水平旋噴預支護施工工法”。

  1.2 加固設備

  水平旋噴加固設備與垂直旋噴基本相同,主要差別在鉆機上。國外的水平旋噴機一般都是將鉆噴機構安裝在多功能鉆車上,既能鉆水平孔又能鉆豎直孔。這樣的多功能鉆車可以進行多種作業,較受用戶歡迎。這些鉆車具有以下特點:①注重一機多能,采用積木式組合設計,可以根據不同工程不同作業的需要方便地調換部件,組成不同施工方法的機種;②采用全液壓傳動和集中控制,操縱、控制均集中于操縱控制室內;③采用履帶式專用底盤,穩定性提高,能適應不同地基;④采用電力驅動。

  國內以往的水平旋噴施工多采用對傳統的旋噴裝置加以改造或采用國外的設備。目前,國內有關單位已經進行了一些開發研制,并在一些工程中使用,取得了一定的應用。如石家莊鐵道學院與徐州工程機械廠在上世紀90年代聯合設計制造了TGD-50型水平及傾斜鉆孔旋噴機,該機可作豎直~上仰15°的鉆孔并旋噴,并分別在神延鐵路沙哈拉峁隧道和宋家坪隧道使用。三一重工集團北京樁機公司研制出了SJ180型水平高壓旋噴鉆機,該鉆機的關鍵零部件采用國際知名品牌配套,已于2008年4月下線,并已在某現場試驗中使用(圖1)。

  2 水平旋噴加固的計算方法

  對水平旋噴加固體的機理和計算方法的研究,目前基本上是借鑒管棚理論(如圖2所示),將水平旋噴固結體在橫向上視為拱,按等效原則將水平旋噴固結體等效為一定厚度的拱殼,按照有限元理論進行分析;在縱向上視為具有一定跨度和剛度的超靜定混凝土或鋼筋混凝土曲梁,按梁理論分析水平旋噴固結體。

  1990年在成都召開的國際隧協16屆年會上,奧地利學者提交了“數值模型對新的隧道開挖方法發展的影響”的論文,文中用三維數值模型分析論證了各種新的施工方法的力學機理,對旋噴注漿與新奧法的結合,作者認為是“先進的奧地利施工方法”。三維數值模型分析表明,開挖期間的應力重分布只發生在開挖面前方非常有限的區域內,而且發生坍塌的危險區也是在開挖面處的這個很窄的區域內。這就意味著這一區域內早期支護措施特別重要,應采用先進的奧地利施工方法。旋噴注漿是用來在開挖面前方形成一個預支護拱棚。文中還認為旋噴拱棚雖未加鋼筋,但其縱向支護效果是次要的,主要是粘結力太小的松散土和噴混凝土相連接。用三維有限元分析結果表明,在旋噴拱保護下,內層的噴混凝土和二次襯砌應力和變形都很小。

  西南交通大學吳波等采用三維彈塑性有限元模型分析了深圳地鐵大劇院-科學館區間隧道水平旋噴預加固工程。該加固段洞身主要穿越風化花崗巖,為了保護隧道上方的煤氣管線,在該段采用了水平旋噴超前加固。計算中,對于旋噴樁、錨桿和鋼拱架的作用均按等效原則處理,鋼筋網的作用作為安全儲備考慮。由于旋噴樁施工中輔以小導管補充注漿,認為在地層中形成了堅固、連續的拱殼結構,因此,將旋噴樁簡化為一定厚度的預支護結構。計算結果表明,施工旋噴樁后,地表沉降和洞周塑性區面積都將減小。北京交通大學羅紅杰等采用彈塑性有限元模型對北京長安街熱力隧道復線工程中的水平旋噴加固效果進行了分析,計算時仍將水平旋噴加固體作為土層考慮,但由于水平旋噴注漿加固施工后改變了地層的力學性質,在隧道外圍形成了一圈與地層力學性質不同的固結體,穩定了地層,所以在計算時將水平旋噴加固體等效為一定厚度的彈性模量E和泊松比μ等力學參數與周圍土體不同的土體。對于計算中是將水平旋噴固結體簡化為拱殼結構還是將水平旋噴固結體簡化為與地層力學性質不同的土體,筆者認為這要根據施工中的具體情況而定,如果施工水平旋噴固結體的成拱性好,則可以簡化為拱殼結構,如果成拱性不好,則可將水平旋噴固結體簡化為與地層力學性質不同的土體。

  北京交通大學張彥斌根據Winkler地基上的無限長梁理論,采用桿系有限元方法來模擬施工開挖過程中水平旋噴超前支護的內力和位移。由于Winkler地基模型是用一系列具有固定剛度且相互獨立的彈簧來模擬地基,不能反映土的連續性,會帶來很大的誤差,所以目前在管棚的彈性地基梁模型中,采用較多的是介于Winkler地基模型和彈性半空間模型之間的雙參數地基模型,既從理論上改進Winkler模型中地基不連續的缺陷,又避免了彈性半空間理論數學處理上的困難。當然,由于管棚是在鉆孔內打入鋼管,通過鋼管上的注漿孔向地層內注漿,然后在鋼管內壓入水泥砂漿或混凝土,從而在地層中建立一個承載棚,而水平旋噴加固則是在鉆孔內旋噴漿液,水平旋噴加固體在縱向上的剛度和連續性與管棚是有區別的,因此,在借鑒管棚理論分析水平旋噴固結體縱向上的變形規律時,應根據實測資料對模型進行修正。

  3 水平旋噴加固效果

  為了研究水平旋噴加固技術,分析水平旋噴加固對地層的加固效果,國內一些單位進行了水平旋噴加固的現場試驗。

  鐵道科學研究院于1987年在內蒙古烏蘭浩特附近輕亞粘土層進行水平旋噴試驗。先進行工藝試驗確定旋噴參數,用7根水平旋噴柱組成拱棚。試驗結果表明,在12 MPa壓力下平均柱徑387 mm,壓力20 MPa,柱徑可達580 mm,固結體強度為2.8 MPa,拱棚厚度在200~250 mm之間。

  石家莊鐵道學院從1994起開始了水平旋噴機研制和水平旋噴技術的研究工作,先后在硬砂質粘土和松散細砂地層進行了4次水平及傾斜旋噴工藝試驗及一系列測試,試驗時采用了單液漿和雙液漿,測試內容包括固結體的抗壓強度、強度軟化系數、抗拉強度、直徑、彈模、變形模量等。

  中國地質大學(北京)李永東等在砂質粉土地層進行了水平旋噴現場試驗,試驗采用了1.8 mm和2.2 mm兩種噴嘴,對水平旋噴樁樁徑、固結體強度、咬合及加固效果進行了測試。

  根據國內工程和上述這些試驗結果,統計得到了如表1所示的水平旋噴固結體直徑和強度。

  4 結語

  隨著我國城市地下空間開發建設和軌道交通建設的快速發展,水平旋噴加固技術在我國將得到越來越廣泛的應用。本文從水平旋噴加固工法和設備、水平旋噴加固的計算方法及水平旋噴加固效果等方面分析了我國水平旋噴加固技術研究的現狀,并提出需進一步研究的問題。

  (1)我國水平旋噴施工技術的研究和應用起步較晚,大多數還處于試驗、摸索階段。國內有關單位已進行了一些研究和試驗,并在一些工程中使用。

  (2)目前,在國內工程中使用的水平旋噴機要么是由普通成孔設備改造而成,在施工效率、質量、精度上無法保證,要么是采用國外的設備,價格昂貴,或是采用由國外知名品牌零部件組裝的設備,因此,應開發適于我國國情的水平旋噴施工設備以提高施工效率、降低施工成本,更好的適應國內建設的需要。

  (3)國內對于水平旋噴加固效果的認識大多數還處于試驗定性描述階段,定量分析還較少,現有的計算模型也都是根據管棚模型演變而來,需要在深入研究水平旋噴加固機理的基礎上,根據現場實測數據和模型試驗研究結果來不斷完善水平旋噴加固效果的計算模型。

  (4)國內現有的水平旋噴加固工法、計算模型都是針對以礦山法修建的隧道,已開展的水平旋噴試驗也是以我國北方的土質為主,針對軟土地區土質研究的很少,而隨著長三角地區軌道交通建設和地下空間開發的快速發展,進行軟土地區水平旋噴加固技術應用研究是相當必要和迫切的。

  (5)在今后的實踐中,需要通過實地測試以檢驗加固效果,進一步總結規律,為水平旋噴技術積累資料,以更好地促進水平旋噴注漿加固技術的發展。

 

 

版權所有©湖南固宏建筑加固工程有限公司 技術支持: 唯民網絡版權所有"
聯系電話:15874019058 聯系人:陳經理 郵編:410000 地址:長沙市雨花區上河國際F棟918室 
彩票排列五开奖走势图带连线