沉管隧道基礎(chǔ)灌砂管底壓力的監(jiān)測(cè)試驗(yàn)研究

鄭學(xué)平， 萬(wàn)　超， 吳　剛， 沈永芳， 周恩先， 江劍琴

(1. 南昌市政公用投資控股有限責(zé)任公司， 江西 南昌　330000；2. 上海交大海洋水下工程科學(xué)研究院有限公司， 上?！?00231)

?

沉管隧道基礎(chǔ)灌砂管底壓力的監(jiān)測(cè)試驗(yàn)研究

鄭學(xué)平1， 萬(wàn)超1， 吳剛2，*， 沈永芳2， 周恩先2， 江劍琴1

(1. 南昌市政公用投資控股有限責(zé)任公司， 江西 南昌330000；2. 上海交大海洋水下工程科學(xué)研究院有限公司， 上海200231)

為確保沉管隧道的工程質(zhì)量，對(duì)沉管隧道基礎(chǔ)灌砂施工進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)十分必要。通過(guò)沉管隧道等比例灌砂模型試驗(yàn)，探索一種新的基礎(chǔ)灌砂施工的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法——基于管底壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其分析方法，并對(duì)不同工況下灌砂過(guò)程中管底壓力的變化狀況進(jìn)行研究。研究表明： 1)最先灌砂孔在灌砂過(guò)程中不同方位同間距的底板壓力呈現(xiàn)完全類(lèi)似的變化規(guī)律，底板壓力呈波浪型起伏而逐漸增大，該變化對(duì)應(yīng)砂積盤(pán)的形成與消散狀況； 2)結(jié)合觀察窗的觀測(cè)結(jié)果，可確定砂積盤(pán)擴(kuò)展的壓力門(mén)檻值； 3)先期灌砂孔對(duì)后期灌砂孔的底板壓力影響明顯，致使其不同方位底板壓力變化更大、更復(fù)雜，后期灌砂砂積盤(pán)形成的壓力大于前期灌砂砂積盤(pán)所形成的壓力。

紅谷隧道； 沉管法； 基礎(chǔ)灌砂； 管底壓力； 監(jiān)測(cè)試驗(yàn)

0　引言

灌砂法已成為當(dāng)前沉管隧道基礎(chǔ)處理的主要施工方法之一。由于基礎(chǔ)灌砂在水下實(shí)施，砂基礎(chǔ)的質(zhì)量直接關(guān)系到沉管隧道的工程質(zhì)量與建成后隧道的安全運(yùn)營(yíng)，故對(duì)沉管隧道基礎(chǔ)灌砂施工進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯得尤為必要。

目前，沉管隧道基礎(chǔ)灌砂施工的監(jiān)測(cè)，常用以下方法： 1) 砂量控制，即根據(jù)基槽深度及沉放后管段底部高程估算管段的灌砂量。2)出口壓力監(jiān)測(cè)，即通過(guò)監(jiān)測(cè)灌砂過(guò)程中砂泵出口壓力判斷管段是否處于臨界頂高狀態(tài)。3)管內(nèi)位移測(cè)量，即在管內(nèi)測(cè)量管段標(biāo)高的變化來(lái)判定灌砂充實(shí)度是否達(dá)到要求。4)潛水探摸，即由潛水員下水探摸砂盤(pán)的形成及周?chē)翱椎某渖扒闆r。

由于上述方法的局限性,在灌砂施工中面臨著無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)砂積盤(pán)的形成及其變化狀態(tài)，從而易導(dǎo)致灌砂孔堵孔以及基礎(chǔ)未充分填充，無(wú)法為停止灌砂提供相應(yīng)的判斷標(biāo)準(zhǔn)(依據(jù))等問(wèn)題。因此，建立基礎(chǔ)灌砂施工新的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與方法，已成為沉管隧道研究領(lǐng)域迫切期待解決的難題之一。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)專(zhuān)家學(xué)者結(jié)合具體沉管隧道工程開(kāi)展了灌砂模擬試驗(yàn)研究，取得了相應(yīng)研究成果。陳韶章等[1]闡述了珠江隧道沉管段基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工方案的選擇以及砂墊層基礎(chǔ)的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，介紹了首次在國(guó)內(nèi)開(kāi)展沉管隧道灌砂模型試驗(yàn)和砂墊層抗液化試驗(yàn)研究成果； 杜朝偉等[2]對(duì)沉管法施工的關(guān)鍵技術(shù)之一的基礎(chǔ)處理方法進(jìn)行了歸納與分析對(duì)比； 黎志均[3]介紹了珠江隧道工程大比尺(10 m×10 m)基礎(chǔ)灌砂試驗(yàn)及其研究成果； 諸岧等[4]介紹了灌砂法原理以及上海外環(huán)沉管隧道基礎(chǔ)處理的試驗(yàn)內(nèi)容； 王光輝等[5]系統(tǒng)介紹了生物島—大學(xué)城沉管隧道灌砂模型試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)?zāi)M灌砂過(guò)程，尋找各參數(shù)之間的相互關(guān)系，對(duì)原設(shè)計(jì)灌砂配合比進(jìn)行了驗(yàn)證分析； 鄭愛(ài)元等[6]對(duì)廣州生物島—大學(xué)城隧道沉管基礎(chǔ)灌砂的主要參數(shù)進(jìn)行了研究，通過(guò)灌砂模擬試驗(yàn)對(duì)灌砂施工的主要參數(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證分析； 袁偉耀[7]、LI Wei等[8]以廣州洲頭咀隧道變截面沉管段的基礎(chǔ)處理為研究對(duì)象，通過(guò)進(jìn)行等比例灌砂物理模型試驗(yàn)，對(duì)灌砂法的砂積盤(pán)形成機(jī)制、擴(kuò)散規(guī)律、壓力大小和砂積盤(pán)密實(shí)度等進(jìn)行了研究分析； 趙豫鄂[9]參考固液兩相流理論和泥砂運(yùn)動(dòng)力學(xué)的研究方法，采用逐步推進(jìn)法對(duì)灌砂過(guò)程中砂盤(pán)擴(kuò)展進(jìn)行了計(jì)算； 黎偉[10]采用非定常湍流模型計(jì)算獲得砂盤(pán)擴(kuò)展的不同階段的流場(chǎng)特征，應(yīng)用泥砂起動(dòng)及沉積理論對(duì)砂顆粒的堆積、沉積行為作出解釋,從砂盤(pán)的形成、擴(kuò)展機(jī)制方面揭示砂盤(pán)擴(kuò)展、密實(shí)度的成因。但是，以上文獻(xiàn)很少涉及灌砂過(guò)程中管底砂積盤(pán)狀態(tài)的監(jiān)控，有關(guān)沉管隧道管底壓力的監(jiān)測(cè)文獻(xiàn)也鮮為少見(jiàn)。

本文結(jié)合南昌紅谷沉管隧道工程等比例灌砂模型試驗(yàn)，通過(guò)在模型底板埋設(shè)壓力盒，建立灌砂過(guò)程中管底壓力新的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與分析方法，以期監(jiān)控管底砂積盤(pán)形成狀況，進(jìn)而為實(shí)際灌砂施工的監(jiān)測(cè)提供技術(shù)支持與參考。

1　管底壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

管底壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由壓力盒、多通道數(shù)據(jù)采集儀、計(jì)算機(jī)及相關(guān)數(shù)據(jù)處理和分析程序組成。

1.1壓力盒及其連接

利用預(yù)埋在模型底板中的壓力盒對(duì)灌砂過(guò)程中的底板壓力實(shí)施了監(jiān)測(cè)。壓力盒及其數(shù)據(jù)采集器均由江西飛尚科技有限公司生產(chǎn)。壓力盒為FS -TY系列(FS-TY02和FS-TY04)振弦式土壓力盒，是一種埋入式壓力傳感器，主要用于監(jiān)測(cè)土石壩體、堤邊坡?lián)鯄λ淼酪r砌以及基坑圍堰等結(jié)構(gòu)物內(nèi)部或表面土體應(yīng)力。FS-TY 系列振弦式土壓力盒直接輸出頻率信號(hào)，具有抗干擾能力強(qiáng)、受電參數(shù)影響小、零點(diǎn)漂移小、受溫度影響小、性能穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。壓力盒主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1　壓力盒主要技術(shù)指標(biāo)

壓力盒與多通道數(shù)據(jù)采集儀連接方式見(jiàn)圖1。

圖1壓力盒與多通道數(shù)據(jù)采集儀連接方式

Fig. 1Connection mode of pressure box and multichannel data acquisition instrument

1.2灌砂模型及壓力盒的布設(shè)

管底壓力的監(jiān)測(cè)試驗(yàn)結(jié)合南昌紅谷隧道等比例灌砂模型試驗(yàn)實(shí)施，該灌砂模型試驗(yàn)平臺(tái)包括： 一個(gè)大型水池，以及一個(gè)底部與四周封閉且上部開(kāi)口的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)模型。試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷牡撞砍叽鐬?5 m×23.5 m×0.3 m，其側(cè)墻高0.7 m、厚0.3 m，側(cè)墻上另設(shè)高0.3 m、厚0.15 m的擋水板。底板按矩形設(shè)置A、B、C、D 4個(gè)灌砂孔，其中灌砂孔A和B及C和D間距均為9.5 m，灌砂孔A和D及B和C間距均為11 m，與實(shí)際管節(jié)中灌砂孔間距相同，各孔位置分別對(duì)應(yīng)管節(jié)的端部、側(cè)邊及中部的灌砂孔。在模型底板沿各灌砂孔徑向90°等間隔設(shè)置高強(qiáng)有機(jī)玻璃觀察窗(0.6 m×0.25 m)，以觀察灌砂過(guò)程中的砂積盤(pán)充滿(mǎn)程度、擴(kuò)展半徑以及相鄰灌砂孔間的影響。在模型底板沿各灌砂孔徑向45°呈同心放射狀等間距埋設(shè)壓力盒，壓力盒與灌砂孔距離分別為2、4、6、8 m，以監(jiān)測(cè)灌砂過(guò)程中底板壓力的變化[11]。試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭杏^測(cè)裝置平面布置示意圖見(jiàn)圖2。

圖2　試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭杏^測(cè)裝置平面布置圖(單位： mm)

2　灌砂模型試驗(yàn)及其監(jiān)測(cè)方法

2.1灌砂試驗(yàn)設(shè)備及其布置

灌砂設(shè)備主要包括水泵、砂泵、鏟車(chē)、壓力表、軟管、混凝土攪拌機(jī)及相關(guān)配套器具等。試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)布置如圖3所示。

圖3　試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)布置

2.2灌砂材料及試驗(yàn)方法

灌砂材料選用江西九江市星子縣6號(hào)采區(qū)的中砂，其符合GB/T 14684—2011《建筑用砂》天然砂分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，砂粒密度為2.612 1 g/cm3，有效粒徑D10為0.15 mm，中值粒徑D50為0.3 mm，細(xì)度模數(shù)為2.3。

砂與水泥熟料經(jīng)攪拌機(jī)攪拌后倒入池中與水混合，利用砂泵將攪拌池中的砂水抽出，實(shí)施灌砂作業(yè)。模型試驗(yàn)按A、D、C、B孔的順序依次進(jìn)行4組灌砂(即4種工況)測(cè)試，其水泥熟料按砂質(zhì)量的摻入比為4%、6%、8%、6%。

2.3試驗(yàn)步驟

每組測(cè)試均按以下步驟進(jìn)行。

1)試驗(yàn)前，做好所有灌砂試驗(yàn)和檢測(cè)儀器設(shè)備進(jìn)行調(diào)試、標(biāo)定及其他準(zhǔn)備工作。調(diào)節(jié)試驗(yàn)水池水位使模型下沉至預(yù)置的混凝土支墩上，并使得模型抗浮系數(shù)達(dá)到1.05。開(kāi)展各類(lèi)檢測(cè)的預(yù)試驗(yàn)，壓力盒通過(guò)線(xiàn)纜連接多通道數(shù)據(jù)采集儀和計(jì)算機(jī)，檢測(cè)灌砂前壓力盒狀態(tài)，并作好相應(yīng)記錄。

2)按設(shè)計(jì)配比進(jìn)行灌砂作業(yè)，在灌砂過(guò)程中，對(duì)砂泵壓力和水位等進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)、預(yù)設(shè)觀察窗和壓力盒監(jiān)測(cè)砂盤(pán)擴(kuò)散情況，記錄各類(lèi)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并拍攝相關(guān)影像。

3)當(dāng)模型底板距灌砂孔最近邊的邊緣出現(xiàn)溢砂，且通過(guò)觀察窗觀測(cè)到砂積盤(pán)擴(kuò)散半徑達(dá)7.5 m以上時(shí)，停止灌砂。

3　試驗(yàn)監(jiān)測(cè)結(jié)果及其分析

通過(guò)對(duì)4種工況下灌砂過(guò)程中底板壓力的測(cè)試，所獲灌砂模型試驗(yàn)中各孔底板壓力的監(jiān)測(cè)結(jié)果如下。

3.1A孔灌砂過(guò)程中模型底板的壓力

利用預(yù)埋在模型底板中的壓力盒對(duì)灌砂過(guò)程中模型底板的壓力實(shí)施了監(jiān)測(cè)。通過(guò)對(duì)采集的壓力盒數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，得到灌砂過(guò)程中距A孔孔心距離分別為2、4、6、8 m處模型底板壓力隨灌砂時(shí)間的變化關(guān)系曲線(xiàn)如圖4所示，距灌砂孔不同距離處底板壓力隨灌砂時(shí)間的典型變化關(guān)系曲線(xiàn)如圖5所示。

由圖4和圖5可知： A孔在灌砂過(guò)程中不同方位同間距的底板壓力大多呈現(xiàn)類(lèi)似的變化規(guī)律，且隨灌砂時(shí)間的推移，底板壓力呈波浪型起伏并逐漸增大，起伏原因與砂積盤(pán)形成與消散狀況相對(duì)應(yīng)。距灌砂孔近處的壓力較大且壓力變化更頻繁，距離灌砂孔較遠(yuǎn)處的壓力較小且在灌砂前期壓力變化不敏感，而后逐步發(fā)生變化。

圖6為由觀察窗觀測(cè)的砂盤(pán)擴(kuò)散半徑與距灌砂孔孔心不同距離處壓力盒監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)照?qǐng)D。

通過(guò)對(duì)圖6的觀測(cè)數(shù)據(jù)分析，結(jié)合圖5可得出砂積盤(pán)擴(kuò)展的壓力門(mén)檻值為9.56 kPa?；谠搲毫﹂T(mén)檻值可跟蹤管底灌砂的進(jìn)程，掌握砂積盤(pán)擴(kuò)散狀態(tài)。

(a) 距孔心2 m處底板壓力與灌砂時(shí)間關(guān)系

(b) 距孔心4 m處底板壓力與灌砂時(shí)間關(guān)系

(c) 距孔心6 m處底板壓力與灌砂時(shí)間關(guān)系

(d) 距孔心8 m處底板壓力與灌砂時(shí)間關(guān)系

圖4A孔灌砂中距孔心不同距離處底板壓力隨灌砂時(shí)間的變化關(guān)系

Fig. 4Relationships between bottom pressure and gravel filling time with different distances from center of filling hole A

圖5A孔灌砂過(guò)程中距孔心不同距離處底板壓力隨灌砂時(shí)間的典型關(guān)系曲線(xiàn)

Fig. 5Typical relationships between bottom pressure and gravel filling time with different distances from center of filling hole A

圖6A孔灌砂中砂盤(pán)擴(kuò)散半徑與距灌砂孔孔心不同距離處底板壓力的對(duì)照關(guān)系圖

Fig. 6Retationships between diffusion radius of gravel deposit and bottom pressure with different distances from center of filling hole A

3.2D孔灌砂過(guò)程中模型底板的壓力

D孔灌砂過(guò)程中距孔心距離為2、4、6、8 m處模型底板壓力隨灌砂時(shí)間的變化關(guān)系曲線(xiàn)如圖7所示，距灌砂孔不同距離處底板壓力隨灌砂時(shí)間的典型變化關(guān)系曲線(xiàn)如圖8所示。

由圖7和圖8可知： D孔灌砂由于受灌砂邊界及先前A孔灌砂的影響，其附近底板壓力呈現(xiàn)不同特性。雖然距灌砂孔心不同距離底板壓力具有與A孔類(lèi)似的變化規(guī)律，但其壓力變化幅度更大，而且具有明顯的方向性。

3.3C孔灌砂過(guò)程中模型底板的壓力

C孔灌砂過(guò)程中距孔心距離為2、4、6 m處模型底板壓力隨灌砂時(shí)間的變化關(guān)系曲線(xiàn)如圖9所示，距灌砂孔不同距離處底板壓力隨灌砂時(shí)間的典型變化關(guān)系曲線(xiàn)如圖10所示。

(a) 距孔心2 m處底板壓力與灌砂時(shí)間關(guān)系

(b) 距孔心4 m處底板壓力與灌砂時(shí)間關(guān)系

(c) 距孔心6 m處底板壓力與灌砂時(shí)間關(guān)系

(d) 距孔心8 m處底板壓力與灌砂時(shí)間關(guān)系

圖7D孔灌砂中距孔心不同距離處底板壓力隨灌砂時(shí)間的變化關(guān)系

Fig. 7Relationships between bottom pressure and gravel filling time with different distances from center of filling hole D

圖8D孔灌砂過(guò)程中距孔心不同距離處底板壓力隨灌砂時(shí)間的典型關(guān)系曲線(xiàn)

Fig. 8Typical relationships between bottom pressure and gravel filling time with different distances from center of filling hole D

(a) 距孔心2 m處底板壓力與灌砂時(shí)間關(guān)系

(b) 距孔心4 m處底板壓力與灌砂時(shí)間關(guān)系

(c) 距孔心6 m處底板壓力與灌砂時(shí)間關(guān)系

圖9C孔灌砂中距孔心不同距離處底板壓力隨灌砂時(shí)間的變化關(guān)系

Fig. 9Relationships between bottom pressure and gravel filling time with different distances from center of filling hole C

圖10C孔灌砂過(guò)程中距孔心不同距離處底板壓力隨灌砂時(shí)間的典型關(guān)系曲線(xiàn)

Fig. 10Typical relationships between bottom pressure and gravel filling time with different distances from center of filling hole C

由圖9和圖10可知： C孔由于位于邊角處，其灌砂中底板壓力變化不同于A孔和D孔。雖然距C孔孔心不同距離底板壓力具有與A孔類(lèi)似的變化規(guī)律，但因受灌砂邊界及先前A孔和D孔灌砂的影響，其壓力變化較為穩(wěn)定，變化幅度相對(duì)較小，同樣具有明顯的方向性。

3.4B孔灌砂過(guò)程中模型底板的壓力

B孔灌砂過(guò)程中距孔心距離為2、4、6、8 m處模型底板壓力隨灌砂時(shí)間的變化關(guān)系曲線(xiàn)如圖11所示，距B孔不同距離處底板壓力隨灌砂時(shí)間的典型變化關(guān)系曲線(xiàn)如圖12所示。

由圖11和圖12可知： B孔灌砂過(guò)程中底板壓力變化不同于前述3孔，其變化方式最為復(fù)雜、波動(dòng)范圍更大且方向性更強(qiáng)。其主要原因?yàn)橄惹肮嗌翱讓?duì)后期灌砂孔灌砂的直接影響，表現(xiàn)為達(dá)到預(yù)定的砂積盤(pán)擴(kuò)散半徑時(shí)間更短、最終形成砂積盤(pán)壓力大于前期灌砂所形成的砂積盤(pán)。

通過(guò)建立底板壓力測(cè)試系統(tǒng)的相關(guān)分析表明： 預(yù)埋的壓力盒不僅能夠監(jiān)測(cè)所處區(qū)域的壓力，還能反映砂積盤(pán)的形成與消散狀況，是一種監(jiān)測(cè)灌砂過(guò)程中砂積盤(pán)擴(kuò)散狀態(tài)的新方法。

4　結(jié)論與討論

1)通過(guò)沉管隧道等比例灌砂模型試驗(yàn)平臺(tái)，建立了灌砂過(guò)程中管底壓力的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及分析方法。

2)位于管段中部且最先進(jìn)行的灌砂孔在灌砂過(guò)程中，其不同方位同間距的底板壓力呈現(xiàn)類(lèi)似的變化規(guī)律，底板壓力呈波浪型起伏并逐漸增大，該變化對(duì)應(yīng)砂積盤(pán)的形成與消散狀況。結(jié)合觀察窗的觀測(cè)結(jié)果，可確定砂積盤(pán)擴(kuò)展的壓力門(mén)檻值。

3)先期灌砂孔對(duì)后期灌砂孔的底板壓力影響明顯，致使不同方位底板壓力變化更大、更復(fù)雜，后期灌砂砂積盤(pán)形成的壓力大于前期灌砂砂積盤(pán)所形成的壓力。

4)本文初步建立了新的管底壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法，如何在實(shí)際基礎(chǔ)灌砂施工中更有效地監(jiān)測(cè)砂積盤(pán)的狀況，還有待今后進(jìn)一步深入地研究。

(a) 距孔心2 m處底板壓力與灌砂時(shí)間關(guān)系

(b) 距孔心4 m處底板壓力與灌砂時(shí)間關(guān)系

(c) 距孔心6 m處底板壓力與灌砂時(shí)間關(guān)系

(d) 距孔心8 m處底板壓力與灌砂時(shí)間關(guān)系

圖11B孔灌砂中距孔心不同距離處底板壓力隨灌砂時(shí)間的變化關(guān)系

Fig. 11Relationships between bottom pressure and gravel filling time with different distances from center of filling hole B

圖12B孔灌砂過(guò)程中距孔心不同距離處底板壓力隨灌砂時(shí)間的典型關(guān)系曲線(xiàn)

Fig. 12Typical relationship between bottom pressure and gravel filling time with different distance from center of Filling Hole B

[1]陳韶章，任孝思，陳越. 珠江沉管隧道基礎(chǔ)處理技術(shù)[J]. 世界隧道, 1996(6): 34-39.(CHEN Shaozhang, REN Xiaosi, CHEN Yue. Foundation treatment technology of Pearl River Immersed Tunnel [J]. World Tunnel, 1996(6): 34-39. (in Chinese))

[2]杜朝偉，王秀英. 水下隧道沉管法設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)[J]. 中國(guó)工程科學(xué),2009,11(7): 76-80. (DU Chaowei, WANG Xiuying. Key technology of design and construction on immersed tube tunnel[J]. Engineering Sciences, 2009, 11(7): 76-80. (in Chinese))

[3]黎志均. 珠江隧道工程基礎(chǔ)灌砂試驗(yàn)研究[J]. 中國(guó)港灣建設(shè), 2001(1): 18-20. (LI Zhijun. Study and research of sand filled foundation for underwater tunnel crossing Pearl River[J]. China Harbour Engineering, 2001(1): 18-20. (in Chinese))

[4]諸岧,徐煒家,張鵬，等. 上海市外環(huán)沉管隧道基礎(chǔ)處理技術(shù)研究[J]. 城市道橋與防洪,2008(11): 105-107.

[5]王光輝,李治國(guó),程曉明，等. 生物島—大學(xué)城沉管隧道灌砂試驗(yàn)及結(jié)果分析[J]. 隧道建設(shè), 2009, 29(2): 176-181.(WANG Guanghui, LI Zhiguo,CHENG Xiaoming, et al. Sand flowing experiment and experiment result analysis： Case study of Shengwudao-Daxuecheng Immersed Tunnel[J]. Tunnel Construction, 2009, 29(2)：176-181. (in Chinese))

[6]鄭愛(ài)元,譚忠盛,李治國(guó). 沉管隧道基礎(chǔ)灌砂模擬試驗(yàn)[J].中國(guó)工程科學(xué),2009, 11(7): 81-85. (ZHENG Aiyuan, TAN Zhongsheng, LI Zhiguo. Simulation experiment of pumped sand on immersed tunnel[J]. Engineering Sciences, 2009, 11(7): 81-85. (in Chinese))

[7]袁偉耀. 變截面沉管隧道基礎(chǔ)處理物理模擬試驗(yàn)研究[D]. 廣州: 華南理工大學(xué), 2010. (YUAN Weiyao. Research on variational section immersed tunnel foundation treatment model experiment[D]. Guangzhou: South China University of Technology, 2010. (in Chinese))

[8]LI Wei, FANG Yingguang, MO Haihong, et al. Model test of immersed tube tunnel foundation treated by sand-flow [J]. Tunnelling and Underground Space Technology, 2014, 40: 102-108.

[9]趙豫鄂. 沉管隧道砂流法地基處理砂盤(pán)擴(kuò)展的計(jì)算分析[D]. 廣州: 華南理工大學(xué), 2013. (ZHAO Yu’e. Calculation and analysis of sand deposit expansion in foundation treatment of sand flow method for immersed tunnels[D]. Guangzhou: South China University of Technology, 2013. (in Chinese))

[10]黎偉. 沉管隧道地基砂流法加固的足尺試驗(yàn)及其機(jī)理研究[D]. 廣州: 華南理工大學(xué), 2013. (LI Wei. Experimental and mechanism study on sand flow method for immersed tube tunnel foundation[D]. Guangzhou: South China University of Technology, 2013. (in Chinese))

Study of Monitoring Experiment of Bottom Pressure of Gravel Filling Pipe for Foundation of Immersed Tunnel

ZHENG Xueping1, WAN Chao1， WU Gang2, *, SHEN Yongfang2, ZHOU Enxian2, JIANG Jianqin1

(1.NanchangMunicipalPublicGroup,Nanchang330000,Jiangxi,China; 2.UnderwaterEngineeringInstituteCo.,Ltd.,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200231,China)

The real-time monitoring of gravel filling for immersed tunnel foundation is very important. Experiment is made on a same-scale gravel filling model. A new kind of method for real-time monitoring of gravel filling for immersed tunnel foundation based on gravel filling pipe bottom pressure monitoring system and related analysis is developed; and the variation of gravel filling pipe bottom pressure under different construction conditions is studied. The study results show that: 1) The bottom pressure variation laws, wave shape and increases gradually, of gravel filling pipe No. 1 with different filling directions and same spacing are the same; the variation laws are related to formation and dissipation of gravel deposit. 2) The pressure threshold value of gravel deposit expansion can be determined according to the observation results. 3) The influence of bottom pressure of early gravel filling pipe on that of later gravel filling pipe is obvious, resulting in the larger and more complex variation of bottom pressure of later gravel filling pipe with different filling directions. The pressure of gravel deposit formed by later gravel filling is larger than that formed by early gravel filling.

Honggu Tunnel; immersed tunnel; foundation gravel filling; pipe bottom pressure; monitoring and experiment

2016-05-10;

2016-06-18

鄭學(xué)平(1966—)，男，浙江寧波人，1985年畢業(yè)于重慶建筑工程學(xué)院，土木工程專(zhuān)業(yè)，本科，高級(jí)工程師，主要從事工程項(xiàng)目管理工作。E-mail： 13807080687@qq.com。*通訊作者： 吳剛， E-mail： wugang@sjtu.edu.cn。

10.3973/j.issn.1672-741X.2016.09.002

U 45

A

1672-741X(2016)09-1030-07