某濕陷性黃土鐵路隧道地基加固處理的技術(shù)建議

劉偉

摘要：黃土的濕陷性特點(diǎn)，給鐵路隧道正常施工帶來(lái)一定的影響，正面要求鐵路隧道工程采取有效的地基加固處理技術(shù)。文章將以某濕陷性黃土鐵路隧道工程為例，在了解該工程地基沉降現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，深入研討該工程地基加固處理技術(shù)的應(yīng)用方法。

關(guān)鍵詞：鐵路隧道，濕陷性黃土，地基加固

1.某濕陷性黃土鐵路隧道地基沉降現(xiàn)狀分析

某鐵路隧道工程的地質(zhì)勘察報(bào)告顯示，K52～65標(biāo)段的施工區(qū)域內(nèi)，地基土體在有浸水跡象，使得土體結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重破壞，且有明顯的下沉趨勢(shì)，經(jīng)試驗(yàn)獲悉本標(biāo)段地基土體屬于濕陷性黃土，要求進(jìn)一步加固工程的地基。為提供更為精準(zhǔn)的施工數(shù)據(jù)，勘察掌握了本標(biāo)段濕陷性黃土的物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)和荷載性質(zhì)等，具體如下：

1.1物理性質(zhì)

施工區(qū)域內(nèi)濕陷性黃土顆粒均在0.005mm之內(nèi)，由粉粒、砂粒、粘粒組成，平均含量分別為63%、21%、17%。其中包括孔隙比、天然含水量、液限均為影響黃土濕陷性特征的重要指標(biāo)：孔隙比，平均值為1.05，以1-1.1范圍內(nèi)居多；天然含水量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出濕陷性的最低含水量，這一點(diǎn)與區(qū)域內(nèi)的黃土分布特征息息相關(guān)；液限，超過(guò)30%，可推測(cè)濕陷性較弱，屬于自重型的濕陷性黃土。

1.2力學(xué)性質(zhì)

由于濕陷性黃土的壓縮性、抗剪切強(qiáng)度，對(duì)地基穩(wěn)固性影響最為直接，因此本工程對(duì)于濕陷性黃土的力學(xué)性質(zhì)判斷，也應(yīng)該傾向于這兩點(diǎn)。其中壓縮性在0.1-1Mpa-1范圍內(nèi)，早期黃土呈中等偏低特征，后晚期黃土呈中等偏高特征，新近堆積黃土呈高壓縮性特征；抗剪切強(qiáng)度，現(xiàn)場(chǎng)黃土的含水量，在塑限以內(nèi)，使得地基土體抗剪切強(qiáng)度，受到水分變化很大的影響，期間某些黃土含水量相同，但干重度與抗剪強(qiáng)度呈正比上升狀態(tài)，且在浸水后，濕陷性黃土又會(huì)出現(xiàn)大幅度降低情況。

1.3荷載性質(zhì)

鐵路隧道列車(chē)行駛，對(duì)地基土體的荷載性能具有比較高的要求，為掌握本標(biāo)段濕陷性黃土地基與列車(chē)行駛時(shí)地基土體實(shí)際荷載性能要求的差距，在此按照30m的縱向計(jì)算長(zhǎng)度、11.65m橫向均布長(zhǎng)度、0.8動(dòng)力系數(shù)、0.4m道板厚度、9.8kN/㎡道板重度、0.729kN/m軌道重度，試驗(yàn)確定包括列車(chē)荷載、列車(chē)均布荷載、列車(chē)均布應(yīng)力、道板荷載、軌道荷載、軌道及道板均布應(yīng)力等在內(nèi)的總體均布力為33.85Kpa，并以此作為濕陷性黃土地基加固處于施工的重點(diǎn)參數(shù)。

2.案例鐵路隧道地基加固處理的技術(shù)建議

在了解案例鐵路隧道濕陷性黃土地基沉降現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，根據(jù)本標(biāo)段濕陷性黃土的物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)和荷載性質(zhì)，現(xiàn)分別對(duì)隧道洞口斜切段、洞身暗挖段、橋隧相連段的地基進(jìn)行加固處理，具體的技術(shù)建議如下：

2.1洞口斜切段加固

在隧道的出口和進(jìn)口斜切段，兩步驟加固處理地基，一是將仰拱底部的濕陷性黃土，以三七灰土進(jìn)行換填，從明洞邊墻底部開(kāi)始，直至濕陷性黃土深度1.9m，濕陷性黃土都需要置換，其中仰拱底部與換填土基底距離為1m；二是在換填濕陷性黃土之后，以梅花型布置樁徑φ50的水泥土樁，樁基的深度，從換填土基底伸入老黃土底部2m，明洞邊墻正下方的樁基間距按1m×1m布置，隧道曲仰拱正下方的樁基間距按1.2m×1.2m布置。除此之外，還需要在洞口邊、仰坡、地表等位置設(shè)置噴錨網(wǎng)+土釘防護(hù)體，標(biāo)出具體的錨桿孔位，錨固后鋪設(shè)20cm×20cm鋼筋網(wǎng)，將其與錨桿焊為整體，再噴射25cm厚的C20砼，直至邊坡和仰坡度區(qū)域穩(wěn)定狀態(tài)。加固后，分別在隧道出口斜切段和入口斜切段，布置5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，掌握兩個(gè)位置的施作結(jié)構(gòu)沉降、軌道道板荷載沉降、列車(chē)荷載沉降、軌道與列車(chē)總沉降情況。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，洞口斜切段地基加固后，出口斜切段和入口斜切段的地基豎向沉降，分別降至8.9mm和6.6mm，在客專沉降允許值15mm范圍內(nèi)，確定地基加固后滿足鐵路路線的平順性要求。

2.2洞身暗挖段加固

考慮到洞身暗挖段的樁基時(shí)，對(duì)周?chē)赡墚a(chǎn)生“擠土效應(yīng)”影響，另外在樁基施工區(qū)域，存在地下水滲流現(xiàn)象，而地面排水條件有限，因此擠土量標(biāo)準(zhǔn)過(guò)低，再加上樁基的朝向、剛度、埋置深度等，都低于基本標(biāo)準(zhǔn)，以致擠土現(xiàn)象明顯，為此本洞身暗挖段設(shè)置了多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，同時(shí)將樁徑φ50水泥土擠密樁插入加固區(qū)域內(nèi)，直至其底部老黃土的2m深度，樁基以梅花型布置，每根樁基保持1m的間距，在隧道仰拱兩側(cè)的基底，樁基按照1m×1m布置，處理寬度4m，而在隧道中心位置，由于基底應(yīng)力小于仰拱兩側(cè)，因此樁基可按1.2m×1.2m布置，處理寬度4.1m。為把關(guān)洞身暗挖段地基加固處理質(zhì)量，加固后利用三維模型網(wǎng)格，同時(shí)進(jìn)出口洞身暗挖段分別布置5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分析軌道道板荷載沉降、列車(chē)荷載沉降、軌道與列車(chē)總沉降等情況。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示地基處理后，無(wú)論是軌道道板和軌重，還是列車(chē)靜動(dòng)荷載，均不會(huì)明顯導(dǎo)致隧道洞身暗挖段的豎向沉降，其沉降平均值在4.74mm左右，在客專沉降允許值15mm范圍內(nèi)，確定地基加固后滿足鐵路路線的平順性要求。

2.3橋隧相連段加固

在橋隧相連段加固時(shí)，要考慮工程樁基施工的振動(dòng)影響。一般情況下，振動(dòng)效應(yīng)除了噪音的空氣振動(dòng)影響外，土體振動(dòng)同樣對(duì)周?chē)h(huán)境產(chǎn)生極大的影響，尤其是在樁基施工過(guò)程中，地基底部間斷出現(xiàn)瞬時(shí)的激振，而各個(gè)質(zhì)點(diǎn)受到振動(dòng)后，會(huì)將振源產(chǎn)生的振動(dòng)效應(yīng)，傳送到周?chē)牡貙涌臻g中，產(chǎn)生不同程度的正應(yīng)力應(yīng)變和剪應(yīng)力應(yīng)變，一旦土體受到的瞬間振動(dòng)荷載，超過(guò)本身的極限值，就會(huì)出現(xiàn)地基基礎(chǔ)及隧道上部構(gòu)件失穩(wěn)的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致隧道的坍塌。再加上本工程橋隧相連段的濕陷性黃土地基分布更為復(fù)雜，因此，筆者認(rèn)為本工程橋隧相連段的加固，需要全方位掌握巖土的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，同時(shí)保證所采用的樁基形式、機(jī)具設(shè)備和組織方案等，能夠有效克服地層中復(fù)雜的振動(dòng)，同時(shí)考慮隧道與橋梁橋臺(tái)之間剛度的匹配情況，以及在明洞邊墻底部，至下方1.5m的深度，利用三七灰土將標(biāo)定范圍內(nèi)的濕陷性黃土置換出，隨后進(jìn)行群樁試驗(yàn)，確定原地面以內(nèi)1m位置的樁間土擠密系數(shù)，發(fā)現(xiàn)樁周?chē)馏w約束不大，不同時(shí)間段成樁的樁，后期成樁基本會(huì)受到前期成樁的影響，從而影響樁體直徑的一致性保持，為此筆者建議在仰拱底部設(shè)置C25鋼筋混凝土托板，再將φ50水泥土擠密樁伸入底部老黃土2m的深度，進(jìn)行地基的加固，加固所用的樁基，呈梅花型布置，其中在仰拱兩側(cè)的樁基，左側(cè)處理寬度2.78m，后側(cè)處理寬度3.08m，均按1m×1m布置，而仰拱中心下方的樁基，按1.2m×1.2m布置，處理寬度10.14m。

3.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，鐵路隧道濕陷性黃土一般有浸水跡象，使得土體結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重破壞，且有明顯的下沉趨勢(shì)，為創(chuàng)造有利的施工環(huán)境，在施工之前，需要通過(guò)勘察掌握濕陷性黃土的物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)和荷載性質(zhì)等，以提供更為精準(zhǔn)的施工數(shù)據(jù)。文章通過(guò)研究，基本明確了案例鐵路隧道濕陷性黃土地基加固處理的方法，其中重點(diǎn)分析了洞口斜切段、洞身暗挖段、橋隧相連段的地基加固處理方法，但考慮到不同鐵路隧道濕陷性黃土地基加固處理要求和條件的差異性，要求以上方法在其他工程中應(yīng)用時(shí)，緊扣相關(guān)工程的地基加固處理情況，予以靈活地參考借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]王可用.濕陷性黃土隧道圍巖變形特性研究[J].土工基礎(chǔ)，2013，（2）：71-74.

[2]魏萬(wàn)新.淺談監(jiān)控量測(cè)在高速鐵路濕陷性黃土隧道施工中的引用[J].甘肅科技縱橫，2012，（2）：106-107.

[3]金璐.淺埋濕陷性黃土隧道施工[J].中小企業(yè)管理與科技，2013，（6）：82.

[4]李雅琦，王恩茂.濕陷性黃土隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理研究[J].低溫建筑技術(shù)，2011，（3）：122-123.