大型沉井群的沉井下沉阻力監(jiān)測(cè)技術(shù)_圖文

1、第26卷第2期2009年6月華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(城市科學(xué)版J. of HUST . (U rban Science Editi on Vol . 26No . 2Jun . 2009 收稿日期:2008212204作者簡(jiǎn)介:李宗哲(19602 , 男, 河南人, 教授級(jí)高工, 博士研究生, 研究方向?yàn)闃蛄航Y(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)工程, lzz1359 。大型沉井群的沉井下沉阻力監(jiān)測(cè)技術(shù)李宗哲1, 朱婧1, 居炎飛2, 鄭俊杰1(1. 華中科技大學(xué)a . 土木工程與力學(xué)學(xué)院, b . 控制結(jié)構(gòu)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 湖北武漢430074;2. 中交武漢港灣工程設(shè)計(jì)研究院有限公司, 湖北武漢430071摘要:介紹了向

2、家壩水電站大型沉井群中的6號(hào)沉井下沉阻力的監(jiān)測(cè)技術(shù)。在沉井下沉的過程中, 采用鋼筋應(yīng)力計(jì)監(jiān)測(cè)沉井的側(cè)摩阻力, 采用土壓力計(jì)監(jiān)測(cè)沉井刃腳的土壓力, 分別得到了每節(jié)沉井的側(cè)摩阻力、沉井與土層的摩擦系數(shù)以及沉井的刃腳的土壓力。通過這些監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù), 既控制了沉井的安全平穩(wěn)下沉, 也為類似的大型沉井的監(jiān)測(cè)和施工提供了有益參考。關(guān)鍵詞:沉井; 側(cè)摩阻力; 土壓力; 測(cè)試中圖分類號(hào):T U473. 2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):167227037(2009 0220043204沉井基礎(chǔ)的關(guān)鍵技術(shù)是確保其平穩(wěn)下沉, 而下沉過程中井壁與土的摩阻力和井端阻力是沉井能否順利下沉的控制因素。因此, 沉井在下沉過程中下沉阻

3、力的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)受到巖土工程界的廣泛重視。1980年, 1, 測(cè)。1986年, Tjelta 2等進(jìn)行了兩個(gè)大型貫入試驗(yàn), 觀察了端阻力和井壁摩擦力, 獲得與沉井安裝和運(yùn)行相關(guān)的不確定因素。1993年, Dyvik 3等在北海岸的天然軟粘土上進(jìn)行了四個(gè)小型沉井模型試驗(yàn), 觀察了在靜載和循環(huán)荷載下的變化情況。1999年, 黃金枝等4針對(duì)大型沉井下沉施工的動(dòng)態(tài)、不確定性和非決定性時(shí)變系統(tǒng)的特征, 給出了動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制的模型和求解方法。同時(shí)針對(duì)常規(guī)方法監(jiān)測(cè)沉井施工中存在的障礙, 應(yīng)用數(shù)字化監(jiān)測(cè)技術(shù), 給出了動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制的實(shí)現(xiàn)和支持系統(tǒng)5。2001年, 吉林等6根據(jù)江陰大橋北錨沉井基礎(chǔ)變位觀測(cè)資料, 揭示長(zhǎng)

4、江下游地區(qū)軟土地基上大跨徑懸索橋錨碇沉井基礎(chǔ)在施工及營運(yùn)階段的變位規(guī)律。1工程概況向家壩水電站是國家“十一五”期間重點(diǎn)水電建設(shè)項(xiàng)目, 位于四川與云南交界處的金沙江下游河段, 壩址左岸下距四川宜賓縣的安邊鎮(zhèn)4. 0k m , 右岸下距云南水富縣城1. 5km 。由于向家壩水電站壩基地質(zhì)復(fù)雜, 施工場(chǎng)地受限, 左岸主體及導(dǎo)流工程施工難度極大, 。, , 。本工程圍堰基礎(chǔ)由10個(gè)23m ×17m 的矩形沉井組成, 頂部高程270. 0m , 沉井高度43. 057. 4m 不等, 底部進(jìn)入巖層, 最深入巖7m , 最深沉井57m 。前期作為擋土墻及縱向圍堰堰基進(jìn)行二期基坑開挖, 后期作為二

5、期圍堰結(jié)構(gòu)的一部分, 解決堰基覆蓋層的處理及二期工程施工的矛盾。1#10#沉井依次沿一期土石圍堰成“L ”型錯(cuò)開布置, 相鄰沉井凈間距為2. 0m; 1#8#沉井順土石圍堰并垂直大壩軸線錯(cuò)開布置, 9#、10#與圖1向家壩沉井群現(xiàn)場(chǎng)照片 華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(城市科學(xué)版 2009年大壩軸線平行布置; 1#4#沉井縱向外墻邊線在一條直線上, 5#9#沉井縱向外墻邊線與1#4#沉井縱向外墻邊線的間距依次向左岸遞增2. 0m 、5. 0m 、9. 0m 、15. 0m 、24. 0m , 見圖1和圖2 。圖2在沉井下沉過程中, , 直到設(shè)計(jì)標(biāo)高力、, 、刃腳的支承力等進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。在沉井第2節(jié)以上采取泥

6、漿套助沉措施。2工程地質(zhì)條件第二期縱向圍堰大壩上游河流沖積物厚度約39. 568. 4m , 上游厚、下游薄基巖面高程大致為203. 5231. 4m , 堰基基巖為厚至巨厚層微風(fēng)化至新鮮的中細(xì)砂巖。受立煤灣膝狀撓曲的影響, 陡傾角節(jié)理裂隙相對(duì)較發(fā)育, 加上巖層層面及軟弱夾層構(gòu)成控制堰基穩(wěn)定的主要結(jié)構(gòu)面。淺表層巖體完整性較差, 抗壓強(qiáng)度大于80MPa, 為III 類巖體, 屬中等透水范圍。沉井施工區(qū)域的地質(zhì)條件具有如下幾個(gè)較突出的特點(diǎn):(1 第二期縱向圍堰大壩上游段地基覆蓋層相對(duì)較厚, 且普遍夾有砂層, 砂層的壓縮性較高, 容易產(chǎn)生流土, 但液化的可能性不大;(2 覆蓋層下部含崩(塊 石, 而

7、且隨機(jī)性大, 不均勻性明顯, 部分塊徑較大;(3 覆蓋層的密度較高, 天然干密度較大, 抗剪強(qiáng)度較高, 滲透性強(qiáng);(4 下層基巖的強(qiáng)度高, 承載力基本滿足堰基要求, 完整性較差, 透水性較強(qiáng)。、滲漏和滲漏變形以及沖刷破壞。其中砂層具有中高壓縮性和中等透水性, 易產(chǎn)生壓縮變形, 而且在滲流作用下, 較容易產(chǎn)生流土是影響壩基穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。3監(jiān)測(cè)目的及內(nèi)容沉井采用分節(jié)制作、分節(jié)下沉的方式施工, 因該工程規(guī)模大, 下沉深度深, 為確保施工順利進(jìn)行, 施工時(shí)在第2節(jié)沉井以上采用泥漿套的助沉措施, 沉井外圍布置有降水井, 不帶水下沉。同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)信息化施工, 對(duì)沉井下沉階段井壁的摩阻及沉井底部刃腳踏面的

8、應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)目的:(1 通過監(jiān)測(cè), 獲得沉井下沉過程中的井壁摩阻力、刃腳部位的土壓力數(shù)據(jù)信息; (2 所得信息反饋給沉井施工部門, 指導(dǎo)井內(nèi)開挖取土部位, 使沉井能均勻平穩(wěn)地下沉, 保證沉井的施工質(zhì)量; (3 通過第1節(jié)與其他幾節(jié)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的比較, 檢驗(yàn)?zāi)酀{套助沉措施的效果。監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容:(1 井壁與土的摩阻力監(jiān)測(cè); (2 刃腳的土壓力監(jiān)測(cè)。4測(cè)點(diǎn)布置及監(jiān)測(cè)方法4. 1井壁與土體的側(cè)摩阻力監(jiān)測(cè)采用兩種方法進(jìn)行側(cè)摩阻力和摩擦系數(shù)監(jiān)測(cè):44第1期李宗哲等:大型沉井群的沉井下沉阻力監(jiān)測(cè)技術(shù)(1 通過測(cè)量不同分節(jié)處鋼筋應(yīng)力計(jì)的應(yīng)力 差來求側(cè)摩阻力, 其原理及方法如圖3所示。圖中:F 為第i 節(jié)沉

9、井側(cè)面摩阻力; F i 為第i 節(jié)沉井下端斷面的內(nèi)力; F i -1為第i 節(jié)沉井上端斷面的內(nèi)力; W i 為第i 節(jié)沉井自重。 圖3受力示意圖為求得第i 節(jié)沉井的側(cè)摩阻力, 先測(cè)得上下端垂直方向的內(nèi)力值, 并考慮自重應(yīng)力因素, 由公式求得該斷面的側(cè)摩阻力:=-1i 不大, , 可認(rèn)為水平斷面應(yīng)力分布均勻, 因此在每節(jié)接頭位置布設(shè)鋼筋計(jì)(豎向間距約9. 0m 測(cè)試斷面, 共計(jì)4個(gè)測(cè)試斷面, 每一測(cè)試斷面沿長(zhǎng)邊方向布設(shè)3個(gè)鋼筋計(jì)測(cè)點(diǎn), 沿短邊方向布設(shè)2個(gè)鋼筋計(jì)測(cè)點(diǎn), 共計(jì)40個(gè)鋼筋計(jì)測(cè)點(diǎn), 測(cè)點(diǎn)布置見圖4。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以得出摩阻力沿深度的分布。(2 通過測(cè)量側(cè)壁土壓力來求得土體與沉井側(cè)壁的摩擦

10、系數(shù)。在兩個(gè)鋼筋計(jì)斷面間埋設(shè)土壓力計(jì), 由已知的側(cè)摩阻力和監(jiān)測(cè)到的側(cè)向土壓力, 求得土體和井壁間的摩擦系數(shù)。圖4測(cè)點(diǎn)布置4. 2刃腳的土壓力監(jiān)測(cè)一般在井底土層分布比較均勻的情況下, 如果沉井在開挖和下沉過程中發(fā)生傾斜, 則刃腳所受的土壓力就會(huì)分布不均勻, 因此可以根據(jù)刃腳土壓力的分布情況及時(shí)指導(dǎo)開挖施工。根據(jù)沉井刃腳受力情況, 在刃腳四周踏面處, 32個(gè)10, 4。以下是6#沉井的監(jiān)測(cè)情況。5. 1側(cè)摩阻力(1 根據(jù)鋼筋應(yīng)力計(jì)監(jiān)測(cè)值得到沉井的側(cè)壁摩阻力, 結(jié)果見表1。沉井刃腳端面積為24. 0m 2, 各節(jié)沉井的截面積為216. 3m 2。各節(jié)沉井自重分別為:第1節(jié)45915kN; 第2節(jié)以上

11、各節(jié)自重均為47964k N 。(2 根據(jù)側(cè)壁土壓力計(jì)監(jiān)測(cè)結(jié)果求得土體和井壁之間的摩擦系數(shù)。在監(jiān)測(cè)側(cè)壁土壓力的過程中, 根據(jù)已測(cè)得的側(cè)摩阻力, 求得各節(jié)沉井的摩擦系數(shù), 計(jì)算結(jié)果見表2。表1沉井的側(cè)壁摩阻力時(shí)間刃腳土壓力/MPa 鋼筋計(jì)測(cè)試值/10kPa9m 處18m 處27m 處36m 處摩阻力/kPa第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)2006/7/200. 7552. 33-91. 2-2006/8/200. 85825. 8215. 08-112. 734. 4-2006/9/200. 98124. 3018. 59-104. 149. 5-2006/10/200. 27122. 8516. 80

12、18. 88-123. 448. 472. 9-2006/11/202. 00425. 5716. 4019. 0514. 9073. 839. 174. 654. 12006/12/210. 49625. 8819. 7020. 2614. 38125. 048. 168. 349. 02007/1/201. 68226. 8816. 3019. 6514. 6588. 534. 876. 751. 62007/2/231. 90025. 3916. 5017. 1614. 6976. 739. 968. 659. 22007/3/172. 07026. 4416. 8017. 0915.

13、0574. 237. 767. 560. 554 華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(城市科學(xué)版 2009年表2各節(jié)沉井的摩擦系數(shù)時(shí)間土壓力/MPa第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)摩擦系數(shù)第一節(jié)第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)2006272180. 24-2006282190. 290. 090. 050. 48-2006292190. 160. 080. 100. 040. 480. 23-20062102180. 230. 060. 060. 080. 600. 33-20062102190. 220. 050. 060. 080. 500. 310. 38-20062112190. 320. 140. 070. 130. 56

14、0. 350. 38-2007212220. 160. 070. 060. 090. 520. 320. 340. 432007222190. 160. 060. 060. 080. 550. 320. 390. 32 圖5沉井的側(cè)摩阻力分布曲線沉井的側(cè)摩阻力分布曲線見圖5。從摩阻力變化曲線來看, 第1大。分析原因, 在第2沉措施, , 泥漿套起, 距離出漿口最近的第2和第3節(jié)效果更為明顯。5. 2刃腳土壓力刃腳土壓力是利用布置在沉井底部的土壓力計(jì)測(cè)得, 結(jié)果見表3。表3刃腳土壓力監(jiān)測(cè)結(jié)果時(shí)間土壓力/MPa東側(cè)南側(cè)西側(cè)北側(cè)均值沉井偏位情況200627211. 071. 631. 620. 60

15、1. 23西21. 3c m 南1. 5c m 200627220. 081. 882. 240. 361. 14西9. 9c m 南1. 5c m 200627230. 161. 911. 880. 421. 09西16. 5c m 南4. 5c m 2006272271. 110. 310. 390. 890. 68東6. 0c m 北7. 5c m 2006272280. 610. 060. 300. 150. 28東2. 3c m 北1. 0c m 2006272290. 510. 380. 220. 850. 49東0. 4c m 北2. 7c m 2006282120. 100.

16、160. 621. 150. 51西24. 0c m 北7. 1c m 2006282160. 310. 110. 850. 340. 40西12. 7c m 北7. 2c m 2006282220. 780. 510. 780. 520. 65東51c m 北8. 0c m 200629240. 621. 040. 080. 320. 51東8. 4c m 北7. 9c m 200629280. 280. 790. 010. 230. 33東5. 6c m 北6. 0c m 2006292140. 422. 210. 730. 410. 94西32. 9c m 北12. 6c m 20062

17、10250. 533. 972. 290. 851. 91東1. 5c m 北24. 1c m 2006210280. 621. 830. 780. 440. 92東25. 6c m 北15. 7c m 20062102160. 611. 511. 070. 410. 90東26. 6c m 北5. 9c m 20062112281. 584. 032. 411. 622. 41東1. 2c m 北17. 8c m 2006212230. 084. 070. 010. 241. 10東1. 2c m 北17. 8c m 20062122260. 623. 0400. 320. 99東2. 6c

18、 m 北12. 6c m 200721260. 591. 099. 740. 372. 95東2. 6c m 北12. 6c m 2007212152. 302. 642. 710. 372. 00東2. 4c m 北13. 9c m 2007212300. 280. 9510. 680. 353. 07西10. 9c m 北14. 7c m 從以上刃腳土壓力監(jiān)測(cè)結(jié)果看出, 刃腳土壓力的值可以反映沉井下沉過程中的偏位情況, 通過信息反饋, 沉井的下沉施工得到了及時(shí)調(diào)整, 保證了沉井安全平穩(wěn)下沉。表中土壓力監(jiān)測(cè)結(jié)果的變化比較劇烈, 不僅與偏位調(diào)整過程比較迅速有關(guān), 還與沉井底部土層分布情況, 周

19、邊降水情況、施工取土過程等有關(guān)。6結(jié)論(1 由于沉井第2節(jié)以上使用了泥漿套的助沉措施, 使第2節(jié)以上的摩阻力比第1節(jié)摩阻力要小, 泥漿套助沉措施是有效的。(2 本工程采取兩種方法分別監(jiān)測(cè)側(cè)摩阻力和摩擦系數(shù)的變化, 通過兩種監(jiān)測(cè)結(jié)果的對(duì)比分析, 給今后類似工程和研究提供一個(gè)參考和借鑒。(3 從刃腳土壓力監(jiān)測(cè)結(jié)果來看, 沉井在下, , 如、施工取土。(4 在沉井下沉過程中, 通過對(duì)沉井側(cè)摩阻力和刃腳土壓力的實(shí)時(shí)觀測(cè)及信息的及時(shí)反饋, 為沉井下沉?xí)r的取土、糾偏措施提供了依據(jù), 保證了工程的順利完成, 同時(shí)積累了寶貴的數(shù)據(jù)資料, 可供同類工程進(jìn)行研究分析和利用。參考文獻(xiàn)1Hogervorst J R.

20、 Field trails with large dia meter sucti onp ilesC /Pr oceedings of the 12th annual Offshore Technol ogy Conference . Houst on, Texas, 1980:2172224.2Tjelta T I, Gutt or m sen T R, Her m stad J. Large 2scalepenetrati on test at a deepwater site C /Proceedings of the 18th annual Off 2shore Technol ogy

21、 Conference . Houst on, Texas, 1986:2012212.3Dyvik R, Anders on K H, Hansen S B, et al . Fieldtests on anchors in clay . I :Descri p ti onJ .Journal of Geotechnical Engineering, 1993, 119(10 :151521531.4黃金枝, 傅浩軍, 何廣民, 等. 大型沉井動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制及其信息支持系統(tǒng)J .西北建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào), 1999, (1 :1210.5張玉生. 地表微沉降沉井的信息化施工J .地基基礎(chǔ), 200

22、1, (4 :30235.6吉林, 馮兆祥, 周世忠. 江陰大橋北錨沉井基礎(chǔ)變位過程實(shí)測(cè)研究J .公路交通科技, 2001, 18(3 :33235.(下轉(zhuǎn)第51頁64 第2期孫慶新:基于ANSYS 的脫空鋼管混凝土拱橋極限承載力分析Ulti m a te Strength Ana lysis of Vo i d CFST Arch Br i dge Ba sed on ANS Y SSUN Q ing 2xin, YAN G D ong 2bo(Henan Pr ovincial Communicati ons Planning Survey and Design I nstitute Co

23、 L td, Zhengzhou 450052, China Abstract:The void in CFST arch bridge is a common p r oble m. I n the paper, material and geometric nonlin 2earity of the concrete arch was considered, a void CFST arch bridge finite ele ment analysis was established using the selected constitutive relati on and ele me

24、nt . W hen subjected t o dead l oad, the dyna m ic stability of the bridge was analyzed with different e mp ty rati o . I n the case of half 2bridge l oad and full 2bridge l oad, the ulti 2mate strength was analyzed . These results were compared separately with no e mp ty bridge . Some useful con 2c

25、lusi ons were dra wn, which can be app lied t o the assess ment and strengthening of void CFST arch bridge . Key words:CFST arch bridge; void; double nonlinear; ulti m ate strength (上接第33頁Conf i gura ti on of Traff i c M odes Between M egac ity andits Sa tellite C ity Ba sed on S WO T and En tropy W

26、 e i ght D ec isi on 2mak i n gMA Shu 2hong 1, ZHOU W ei 1, 2, WAN G Yuan 2qing1(1. School of H ighway, Chang an University, Xi an, 710064, China; 2. Research I nstitute of H ighway M inistry of Trans port, Beijing, 100088, China Abstract:The configurati on of trans port mode bet w een a p r oject,

27、theref ore l ots of fact ors need t o be considered . s envir onment int o considerati on, this S and method based on entr opy weight t o r t o the devel opment strategy that adap ted t o the megacity and fr om the as pect of coordinated devel opment . Taking Xi an 2gaoling as an exa mp le, the lica

28、ti on results show that this method can be used in the configurati on and op ti m izati on of the traffic modes bet w een megacity and satellite city, and then p r ovides s ome reference t o realize the coordinati on of megacity and satellite city .Key words:megacity; satellite city; configurati on of trans port modes; S WOT method; decisi on 2makingmethod based on entr opy weight(上接第46頁M on itor i n g Techn i que for S i n k i n g Resist ance of Large Ca isson GroupL I Zong 2zhe 1, ZHU J ing 1, JU Yan 2fei 2, ZHEN G Jun 2jie1(1. a . School of Civil Engineering and Mechanics;b .