濕陷性黃土隧道基底加固處理技術(shù)研究

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摘要：濕陷性黃土隧道多位黃土土質(zhì)結(jié)構(gòu)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(duì)基底進(jìn)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(shù)根樁等。
    關(guān)鍵詞：濕陷性；黃土隧道；基底加固；水泥擠密樁；樹(shù)根樁
    一、概述
    隧道穿越濕陷性黃土地區(qū)，由于濕陷性黃土的特殊力學(xué)性質(zhì)，基底的承載力通常較難滿足結(jié)構(gòu)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(duì)基底加固加上周圍水環(huán)境的變化，必將會(huì)使隧道基礎(chǔ)發(fā)生較大的濕陷變形，致使襯砌結(jié)構(gòu)環(huán)、縱向開(kāi)裂等較為嚴(yán)重的病害，直接威脅到隧道的運(yùn)營(yíng)安全。為保證隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，積極探索出一條針對(duì)風(fēng)積砂、黃土類地質(zhì)條件下的隧道基底加固技術(shù)顯得具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。總之，隧道基底的濕陷變形不是以建筑物的類型確定，而是由黃土濕陷特性所決定，為保證運(yùn)營(yíng)安全必須對(duì)黃土隧道洞口具有濕陷性的黃土地段的基底進(jìn)行有效處理。
    二、濕陷性黃土隧道基底處理原則
    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(yàn)，濕陷性黃土隧道基底處理的原則：內(nèi)外兼顧，先保護(hù)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(shè)計(jì)，首先要考慮水對(duì)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(wèn)題；其次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(duì)黃土而言，進(jìn)行地基處理的目的是改善土的工程性質(zhì)，減少土壤的滲透性，壓縮性，控制濕陷性的發(fā)生。通過(guò)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(guò)規(guī)范規(guī)定的數(shù)值。
    三、濕陷性黃土隧道基底加固處理技術(shù)
    多數(shù)濕陷性黃土隧道通過(guò)的地層為第四紀(jì)松散風(fēng)積粉細(xì)砂和沖積黃土質(zhì)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(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，應(yīng)用荷載——結(jié)構(gòu)模型計(jì)算，底板所受的壓力亦即基底應(yīng)具有承載力，計(jì)算得出了隧道基底所需承載力，與原地基承載力進(jìn)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)有地基不滿足滿足隧道修建要求的結(jié)論，必須對(duì)該區(qū)域隧道地基進(jìn)行加固處理。
    就濕陷性黃土地基處理而言，我國(guó)有較為成熟的技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，主要的處理方法有：碾壓、換填、強(qiáng)夯、動(dòng)力/振動(dòng)擠密樁、靜力擠密(預(yù)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(yīng)用，但尚缺乏在隧道開(kāi)挖后洞內(nèi)處理實(shí)施的實(shí)例。濕陷性黃土隧道基底處理施工場(chǎng)地受隧道掌子面開(kāi)挖的影響和洞室的限制，斷面開(kāi)挖一斷面穩(wěn)定一基底加固一開(kāi)挖面支護(hù)之間在時(shí)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(shù)根樁等。

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。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(jìn)而消除濕陷性，并對(duì)地基起一定的加筋作用。樁錘夯擴(kuò)成孔成樁的過(guò)程中，樁孔中原有土被強(qiáng)制性側(cè)向擠出，樁周一定范圍內(nèi)的土被壓縮、擾動(dòng)和重塑。針對(duì)道濕陷性黃土地段隧道施工的特點(diǎn)：隧道內(nèi)施工作業(yè)面小、振動(dòng)對(duì)圍巖的影響要求有限等，對(duì)基底加固技術(shù)中擠密樁的樁身材料、擠密樁施工機(jī)械的選擇、樁間距的選擇需做一定優(yōu)化。通過(guò)優(yōu)化，確定適合黃土隧道基底濕陷性黃土加固處理的方法、措施、施工機(jī)械、施工工藝、設(shè)計(jì)參數(shù)、檢驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)。
    樹(shù)根樁是一種小型鉆孔灌注樁。它是利用鉆機(jī)鉆孔到設(shè)計(jì)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(shè)置，也可采用網(wǎng)狀如樹(shù)根狀布置，故稱為樹(shù)根樁。樹(shù)根樁憑借其承載力高，沉降量與擾動(dòng)范圍小，施工方便，經(jīng)濟(jì)合理等優(yōu)點(diǎn)，在既有建筑物的修復(fù)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(chǔ)加固，以及增強(qiáng)土坡或巖坡的穩(wěn)定性等工程中有著廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，樹(shù)根樁在隧道基底的加固中開(kāi)始嘗試應(yīng)用，樹(shù)根樁施工技術(shù)可以在狹小的施工作業(yè)空間內(nèi)最大限度減少開(kāi)挖對(duì)隧道洞身地層的擾動(dòng)。 
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