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地铁盾构隧道受高压旋喷桩挤土作用的研究

翁承显  
【摘要】:本文针对地铁盾构隧道受高压旋喷桩施工影响而破坏的工程实例,探讨了如何正确评价高压旋喷桩施工引起的侧向挤压力,如何有效控制地铁隧道的变形、确保地铁安全运营的问题。 在分析高压喷射注浆法地基加固机理的基础上,得出高压旋喷桩与静压桩成桩过程中桩周土体应力状态分布的异同点。引入面积置换率m的概念,依据土的弹塑性力学和Vesic圆孔扩张理论,推导了高压旋喷桩施工中土中应力增量的理论计算公式,并得到高压旋喷桩成桩时的超孔隙水压力理论计算公式。 利用SAP2000程序建立地铁盾构隧道单侧受附加压力的有限元模型,进行多次有限元正分析,得到一组侧向附加压力值和与之相对应的隧道断面位移量,绘制出二者的关系图谱,结合施工实测的位移值,反演得到真实的侧向附加压力值。 在确定侧向附加压力量值后,结合本文所推导的计算土中应力增量的理论计算公式,反推出理论公式中的待定参数面积置换率m,以及在工程中应用较普遍的高压喷射流压力衰减经验公式中的待定参数K和n。分别利用理论公式和经验公式求出土中压力增量的分布情况,对比分析表明,在确定面积置换率m的前提下,可以将高压旋喷桩等效成桩截面面积折减后的静压桩,并利用本文推导的公式来估算高压旋喷桩的挤土效应。 最后,基于高压旋喷桩施工工艺和土中压力增量的研究,提出若干高压旋喷桩地基加固施工优化的建议。


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