淺論濕陷性黃土隧道基底加固處理技術研究

1、<p>　　淺論濕陷性黃土隧道基底加固處理技術研究</p><p>　　摘 要：濕陷性黃土是指在200kpa壓力下,浸水在核試驗的濕陷量與承壓板寬度之比大于0.023的黃土。在受壓狀態(tài)下,常造成地基下沉等風險。黃土的濕陷性有自重濕陷和非自重濕陷兩類。在我國60%以上的黃土地區(qū)為濕陷性黃土,而且大多出現(xiàn)在地表淺層,黃土地基的濕陷性特征會給即將修建的結構物帶來不同程度的危害,可能會使結構物出現(xiàn)大幅度的沉降、

2、裂縫、傾斜、甚至影響其安全和壽命。因而,必須對其進行處理后方可使用。另外濕陷性黃土隧道多位黃土土質結構疏松，孔隙、垂直節(jié)理發(fā)育，地基承載力不高，具有濕陷性，在遇水侵蝕或較大荷載的作用下，隧道則產(chǎn)生較大沉降。其基底承載力很難滿足要求，通常需對基底進行加固處理，濕陷性黃土隧道基底處理常用的方法有水泥擠密樁和樹根樁等。 </p><p>　　關鍵詞：黃土；濕陷性；隧道 </p><p>　　中圖

3、分類號： U45文獻標識碼： A </p><p><b>　　1 概述 </b></p><p>　　黃土狀的濕陷性對挖方渠段影響不大,可不考慮遂道的濕陷變形問題。濕陷性黃土的地基處理中,有強夯,灰土樁,灰土墊層,一般用強夯或灰土樁來消除全部濕陷性,如果濕陷性黃土土層淺,也可用灰土墊層隧道穿越濕陷性黃土地區(qū)，由于濕陷性黃土的特殊力學性質，基底的承載力通常較難滿足結構

4、的受力要求，建成后的隧道往往產(chǎn)生較大的基底變形，基底變形除壓縮變形外，更大的變形是濕陷變形，在隧道使用期內(nèi)如不對基底加固加上周圍水環(huán)境的變化，必將會使隧道基礎發(fā)生較大的濕陷變形，致使襯砌結構環(huán)、縱向開裂等較為嚴重的病害，直接威脅到隧道的運營安全。為保證隧道結構的穩(wěn)定性，積極探索出一條針對風積砂、黃土類地質條件下的隧道基底加固技術顯得具有非常重要的現(xiàn)實意義?？傊淼阑椎臐裣葑冃尾皇且越ㄖ锏念愋痛_定，而是由黃土濕陷特性所決定，為保證運

5、營安全必須對黃土隧道洞口具有濕陷性的黃土地段的基底進行有效處理。 </p><p>　　2 濕陷性黃土隧道基底處理原則 </p><p>　　根據(jù)濕陷性黃土的工程特性和濕陷性黃土地區(qū)地基處理的經(jīng)驗，濕陷性黃土隧道基底處理的原則：內(nèi)外兼顧，先保護后加固。水是造成黃土濕陷變形的主要因素。濕陷性黃土隧道地基處理方案的設計，首先要考慮水對濕陷性黃土的影響，必須做好隧道工程的系統(tǒng)排水與防水問題；其次

6、就是做好濕陷性黃土地基土的處理工作，增加地基承載力。對黃土而言，進行地基處理的目的是改善土的工程性質，減少土壤的滲透性，壓縮性，控制濕陷性的發(fā)生。通過換土或加密等各種基底處理方法加固濕陷性黃土隧道基底，或者是消除隧道基底的全部濕陷量，使處理后的基底變?yōu)椴痪哂袧裣菪?；或者是消除基底的部分濕陷量，減小原有基底的總濕陷量，控制下部未處理地層的濕陷量不超過規(guī)范規(guī)定的數(shù)值。 </p><p>　　3 濕陷性黃土隧道基底加固

7、處理技術 </p><p>　　多數(shù)濕陷性黃土隧道通過的地層為第四紀松散風積粉細砂和沖積黃土質粘砂土（新黃土），垂直節(jié)理發(fā)育隧底自重濕陷性黃土層很厚，地層基本承載力低，圍巖條件非常差。按《鐵路隧道設計規(guī)范》規(guī)定，應用荷載――結構模型計算，底板所受的壓力亦即基底應具有承載力，計算得出了隧道基底所需承載力，與原地基承載力進行比較，多數(shù)濕陷性黃土隧道在墻拱腳及仰拱區(qū)域的地基承載力不能滿足隧道基底所需的承載力。得出現(xiàn)有地

8、基不滿足滿足隧道修建要求的結論，必須對該區(qū)域隧道地基進行加固處理。 </p><p>　　就濕陷性黃土地基處理而言，我國有較為成熟的技術和實踐經(jīng)驗，主要的處理方法有：碾壓、換填、強夯、動力/振動擠密樁、靜力擠密（預制）樁、CFG樁、注漿、高壓灌漿、高壓旋噴樁等。這些方法是在隧道以外的土木工程中形成，并得到廣泛的應用，但尚缺乏在隧道開挖后洞內(nèi)處理實施的實例。濕陷性黃土隧道基底處理施工場地受隧道掌子面開挖的影響和洞室

9、的限制，斷面開挖一斷面穩(wěn)定一基底加固一開挖面支護之間在時間上和空間上的相互影響和干擾。濕陷性黃土隧道基底處理常用的方法有水泥擠密樁和樹根樁等。 </p><p>　　水泥擠密樁是濕陷黃土隧道基底處理方法中比較常用的方法之一。水泥土擠密樁的樁體變形模量遠遠大于樁間土的變形模量及樁間土側向約束作用，地基承受荷載一半由水泥土擠密樁承擔，從而降低樁間土的應力，限制土的側向移動，使地基更加穩(wěn)定，不受荷載的影響。施工前進行土

10、方、成孔、夯填和擠密效果試驗，確定有關施工技術參數(shù)，并對試樁進行測試承載力和擠密效果等。試樁數(shù)量應符合設計要求且不得少于14根。通過試樁確定水泥土擠密樁施工作業(yè)的工藝流程、人員組織、設備選型和操作要點以及相應的施工技術參數(shù)，明確工藝標準和施工配合比，并根據(jù)樁體質量、樁間土擠密系數(shù)和濕陷性指標以及地基承載力等試驗結果驗證復合地基的處理效果，為優(yōu)化設計及施工作業(yè)控制提供依據(jù)。確定原裝土的各種參數(shù)，如最大干密度、有機質含量、含水量等重要數(shù)據(jù)。

11、施工前應先進行工藝試驗性施工，確定施工控制參數(shù)，同時要嚴格操作工藝，確保水泥土在初凝時間內(nèi)完成拌和及回填。嚴禁使用過時、過夜水泥土。對已成好的孔要及時回填夯實，不得長時間空孔放置。濕陷性黃土由于其大孔隙性和欠壓密性而具有濕陷性。水泥擠密樁就是夯擊擠密消除其大孔隙進而消除濕陷性，并對地基起一定的加筋作用。樁錘夯</p><p>　　樹根樁是一種小型鉆孔灌注樁。樹根樁是采用鉆機在地基中成孔，放入鋼筋或鋼筋籠，采用壓力

12、通過注漿管向孔中注入水泥漿或水泥砂漿，形成小直徑的鉆孔灌注樁。由于采用小型鉆機施工，可在土中以不同的傾斜角度成孔，從而形成豎直的和傾斜的樁，用于加層改造工程的地基加固、在既有建筑物下施工地下隧道時對既有建筑物基礎的托換，或用于作為邊坡上建筑物以及碼頭下提高地基承載力和邊坡穩(wěn)定性。樹根樁的直徑宜為150～300mm，樁長不宜超過30m，樁的布置可采用直樁型或網(wǎng)狀結構斜樁型。 </p><p>　　樹根樁法適用于淤泥

13、、淤泥質土、黏性土、粉土、砂土、碎石土、黃土和人工填土等地基土上既有建筑的修復和增層、古建筑的整修、地下鐵道的穿越等加固工程。 </p><p>　　它是利用鉆機鉆孔到設計深度，然后放入鋼筋籠、碎石和注漿管，再用壓力灌注水泥漿或水泥砂漿的辦法制成的鋼筋混凝土樁。布樁方式可采用垂直、傾斜設置，也可采用網(wǎng)狀如樹根狀布置，故稱為樹根樁。樹根樁憑借其承載力高，沉降量與擾動范圍小，施工方便，經(jīng)濟合理等優(yōu)點，在既有建筑物的修

14、復和加層、古建筑的整修、地下鐵道穿越、橋梁工程等各類地基的處理與基礎加固，以及增強土坡或巖坡的穩(wěn)定性等工程中有著廣泛的應用。近年來，樹根樁在隧道基底的加固中開始嘗試應用，樹根樁施工技術可以在狹小的施工作業(yè)空間內(nèi)最大限度減少開挖對隧道洞身地層的擾動。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]賈迎澤.夯擴擠密水泥樁土的實踐與探討[J].

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