沉管隧道壓砂法地基處理機理及設計方法研究

《沉管隧道壓砂法地基處理機理及設計方法研究》是依託華南理工大學，由陳俊生擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：沉管隧道壓砂法地基處理機理及設計方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳俊生
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

隨著我國跨海、跨江工程數量的逐漸增加，作為水下隧道修建技術方法之一的沉管隧道將得到大量的套用。沉管隧道建設關鍵工序之一的管節底部地基處理影響著沉管隧道施工質量及運營期的使用效果。綜合現階段沉管隧道壓砂法地基處理機理及設計方法的研究成果，以流體力學兩相流數值方法、經驗公式及全尺寸模型試驗為研究手段，對沉管隧道壓砂法地基處理過程中的機理（包括砂盤擴展機理、水流條件及沉管結構邊界條件對砂盤擴展的影響）、壓砂施工參數、壓砂管路布置的設計與最佳化、壓砂順序、壓砂密實度的檢測方法及工藝、沉管隧道運營階段地基沉降量計算與沉降控制等六個方面進行研究。通過對上述研究內容的深入研究，明確沉管隧道壓砂過程中砂盤的擴展方式與擴展速度，研究不同水流條件下沉管隧道壓砂法地基處理機理，通過機理的研究，得出適合於不同水流條件下壓砂法地基處理的設計方法，為今後大型跨海沉管隧道的地基處理提供的技術支持。

結題摘要

沉管隧道地基處理是沉管隧道施工中最重要的環節之一，砂流法由於其特有的優點，現已成為硬質地基上沉管隧道基礎處理的首選。沉管隧道基礎處理成功與否，直接關係到沉管隧道的服役與安全，因此對沉管隧道砂流法地基處理機理及設計方法的研究，確保管節與基礎密實接觸，具有重要的工程意義。本項目自行研製了砂流法施工的砂盤探測器，解決了水下基槽試驗環境中的實時探測難題；設計了大型砂流法全尺度試驗模型系統，同時實現了不同基槽深度、砂水比、施工邊界、模型板粗糙程度以及管節上台等工況下的系列模型試驗，得出試驗中砂盤發展、水壓力變化規律，進而分析得出砂盤成型過程以及試驗中參數變化對砂流法施工的影響；依據固—液兩相流理論，實現了砂、水兩相間的耦合作用，為砂流法理論分析提供基礎，數值實現砂流法砂盤成型過程；數值試驗實現了不同砂水比、基槽深度、邊界條件工況下的砂流法處理過程，完整探討了各工況下模型試驗對砂盤擴展的影響。最後，依據試驗與數值分析成果指導砂流法的設計，並對施工進行了相應的最佳化。