邵 梁
(太古高速建設(shè)管理處,山西 太原 030000)
路橋工程中,隧道是較為常見(jiàn)的穿越山體形式。對(duì)于隧道中的道路路基,不僅施工難度大,施工環(huán)境更加困難,相比隧道外的道路有著更高和更加嚴(yán)格的要求。
由于隧道內(nèi)的特殊環(huán)境,隧道內(nèi)的路基工程有著如下幾個(gè)特點(diǎn):
首先,隧道內(nèi)的路基要求更加穩(wěn)定和密實(shí),勻質(zhì)性要求也更高,使路基能夠?yàn)樗淼纼?nèi)的路面結(jié)構(gòu)提供可靠而均勻的支撐。
其次,由于許多隧道在地層中進(jìn)行穿越,其地質(zhì)條件與地應(yīng)力等方面與隧道外的地面環(huán)境都有著很大的不同,尤其是受力的特征,更是有著很大的差別。
再次,地下水對(duì)隧道內(nèi)的路基影響比隧道外的路基更大。
最后,隧道內(nèi)的路基施工受施工環(huán)境與施工場(chǎng)地的條件影響大。具體來(lái)說(shuō)就是隧道內(nèi)的施工條件比較差,無(wú)論是空間還是其他環(huán)境方面都會(huì)使工程受到很大的制約。圖1即為隧道內(nèi)路基的施工現(xiàn)場(chǎng)圖。
在隧道內(nèi)進(jìn)行路基工程的時(shí)候要符合以下幾點(diǎn)基本的要求:
1)當(dāng)隧道內(nèi)襯砌設(shè)置仰拱的時(shí)候,如果仰拱隧道的襯砌為封閉式的結(jié)構(gòu),會(huì)有效的對(duì)地下水形成隔離的作用,因此地下水的影響較小。隧道的路基只要嚴(yán)格的按照仰拱填充材料的要求進(jìn)行施工,就可以達(dá)到較好的穩(wěn)定性。
2)如果隧道是不設(shè)仰拱的天然石質(zhì)基礎(chǔ),則會(huì)受到地下水較為嚴(yán)重的影響。因此在進(jìn)行隧道內(nèi)路基施工的時(shí)候,要對(duì)路基的水穩(wěn)定性以及軟化程度指標(biāo)提出更高要求。
3)隧道內(nèi)部的路基要敷設(shè)完整排水系統(tǒng)。隧道路基的地下水,一般都是整個(gè)隧道中受到地下水壓最高的部位,如果沒(méi)有完善的排水系統(tǒng)或是出現(xiàn)排水不暢等問(wèn)題,就極容易出現(xiàn)隧道路面的病害等情況。
隧道內(nèi)的常見(jiàn)路基種類(lèi)較多,在施工中具有一定難度。常見(jiàn)的路基主要有軟土路基以及沉降路基兩種。
2.1.1軟土路基的特點(diǎn)與性質(zhì)
隧道內(nèi)的軟土路基與普通道路的軟土路基相似,都是強(qiáng)度較低,可壓縮性比較高的土層。在隧道施工的過(guò)程中,經(jīng)常會(huì)在山區(qū)盆地等區(qū)域遇到軟土地帶。常見(jiàn)的軟土路基天然含水量高,軟土之間的空隙較大,抗剪力強(qiáng)度低,且較易壓縮,這些特點(diǎn)均給隧道路基施工帶來(lái)許多困難。
2.1.2隧道軟土路基的處理辦法與技術(shù)
隧道軟土路基的代表工程之一是錢(qián)江隧道,其位于軟土地區(qū),隧道的跨徑大,里程長(zhǎng),而且位于軟土地層,地質(zhì)條件復(fù)雜。是連接上海以及江蘇東南部地區(qū)的最便捷通道。隧道軟土路基的主要處理方法如下:
1)隧道軟土路基的物理處理法。
物理處理法就是對(duì)隧道軟土地基進(jìn)行置換、排水固結(jié)或是振密擠密等工程作業(yè),最終使地基達(dá)到道路施工要求強(qiáng)度的處理方法。
其中置換法中包括了強(qiáng)夯置換法,碎石樁法以及石灰樁法等。一般在隧道內(nèi)的路基施工經(jīng)常采用強(qiáng)夯置換法,通過(guò)強(qiáng)夯機(jī)器將一些碎石等硬質(zhì)材料與原有的軟土進(jìn)行置換,形成路基基礎(chǔ),進(jìn)而達(dá)到穩(wěn)固和加強(qiáng)路基的目的。
排水固結(jié)法的原理是通過(guò)在軟土中先設(shè)置良好的排水系統(tǒng),通過(guò)擠壓或是壓縮的方法排出土體空隙中的水分,達(dá)到提高路基整體的強(qiáng)度與密實(shí)度的效果。經(jīng)過(guò)排水固結(jié)的軟土路基,能夠極大的提升路基的抗剪能力和路基的整體性。
振密擠密法主要采用振動(dòng)以及沖擊等方式,對(duì)路基所在的軟土進(jìn)行打孔和填充處理,從而形成砂石樁或是其他樁形結(jié)構(gòu)。使軟土與砂石樁等結(jié)構(gòu)相結(jié)合,形成良好的復(fù)合路基,可以大大的提升路基的承載能力。
此外,物理處理方法還可以通過(guò)向土體內(nèi)添加抗拉鋼筋的方法,使路基的整體性和承載能力得到有效的提升。但是這種方法的造價(jià)與成本以及對(duì)施工工藝的要求都較高,除早期的一些隧道路基處理工程中經(jīng)常使用外,目前只應(yīng)用于一些特定的軟土基礎(chǔ)的加固和處理當(dāng)中。
2)軟土基礎(chǔ)的化學(xué)處理法。
對(duì)于軟土地基,還可以通過(guò)在地基中添加一些加固的化學(xué)成分,從而使地基形成較為堅(jiān)固的基礎(chǔ),從強(qiáng)度和穩(wěn)定性上更好的滿(mǎn)足路基施工的要求。常用的化學(xué)加固處理方法主要有深層攪拌和高壓噴射注漿兩種方法。
深層攪拌法,主要是采用專(zhuān)門(mén)的機(jī)械設(shè)備,在軟土路基的深處進(jìn)行水泥石灰等固化劑的噴涂和混合作業(yè),使原有的軟土與固化劑形成加固的土質(zhì),從而提高路基的承載能力,減少路基變形的可能,以更好的承擔(dān)路面的有效載荷。
高壓噴射灌漿加固法,主要適合加固和處理深度較大的污泥或是粘土等路基基礎(chǔ)材質(zhì)。具體的過(guò)程是將安裝有專(zhuān)門(mén)噴嘴的灌漿管通過(guò)鉆機(jī)等設(shè)備鉆入土層的預(yù)定深度,而后通過(guò)高壓水泥泵等設(shè)備,將水泥等補(bǔ)強(qiáng)材料,通過(guò)強(qiáng)大的壓力噴射到土壤層中。在這期間,可以根據(jù)需要進(jìn)行噴射方式的選擇,與軟土形成柱狀或是塊狀的墻體,從而達(dá)到加強(qiáng)路基的目的。
隧道內(nèi)沉降路基,如果處理不好,會(huì)產(chǎn)生非常大的危害。對(duì)于容易形成沉降的路基基礎(chǔ),可以采取如下幾種方法進(jìn)行工程技術(shù)上的處理。
2.2.1隧道路基的復(fù)合加工技術(shù)處理法
填充復(fù)合加工技術(shù),是利用灌漿土等材料,對(duì)容易沉降的路基基礎(chǔ)進(jìn)行深層的加固,使灌漿土與原有的土壤進(jìn)行融合,最終形成一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)。這種技術(shù)比較方便快捷,能夠很好的縮短工期,對(duì)其他工程的影響也較小。但是對(duì)處理較為嚴(yán)重的沉降問(wèn)題并不十分適合。
2.2.2固化劑地基加固技術(shù)
固化劑可以為隧道路基增加強(qiáng)度,降低路基沉降提供有效的支持。固化劑因具有良好的性能,在耐高溫以及防水防油方面都有著出色的表現(xiàn),所以在道路施工中有著廣泛的應(yīng)用。固化劑主要有液體和固體兩種類(lèi)型。液體的固化劑適合于諸如土層,來(lái)增加土層的整體性與抗剪能力。在隧道的施工環(huán)境中,不可避免的會(huì)受到隧道施工環(huán)境的限制。在這種情況下,可以利用固化劑來(lái)解決和降低施工難度的問(wèn)題,進(jìn)而提升公路施工質(zhì)量。
2.2.3動(dòng)態(tài)壓實(shí)技術(shù)
動(dòng)態(tài)壓實(shí),是通過(guò)重力機(jī)械來(lái)對(duì)路基的表面進(jìn)行反復(fù)的捶打和擠壓,實(shí)現(xiàn)路基密度增加,減小沉降的目的。但是這種工藝只適合于表層土體結(jié)構(gòu)比較松軟的情況。而且由于壓實(shí)技術(shù)的限制,最大也只能實(shí)現(xiàn)10 m深度的土體壓實(shí)。對(duì)于超過(guò)10 m深度的土體則很難達(dá)到預(yù)期的效果。
2.2.4粉噴樁處理技術(shù)
粉噴樁技術(shù)主要是通過(guò)打孔等方式,對(duì)深處的路基土壤進(jìn)行噴樁處理,從而保證深層的土壤能夠滿(mǎn)足路基和路面施工的要求。粉噴樁技術(shù)在實(shí)踐中經(jīng)常與動(dòng)態(tài)壓實(shí)技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合使用,使土壤的表層與深層的土壤能夠滿(mǎn)足路面施工與承載力的要求。
如今隧道路基處理和施工技術(shù)已經(jīng)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步,但在實(shí)際的施工過(guò)程中必然會(huì)遇到各種各樣的情況。因此為實(shí)現(xiàn)技術(shù)發(fā)展,促進(jìn)施工水平的提升,還需要進(jìn)一步對(duì)我國(guó)隧道路基施工和處理技術(shù)進(jìn)行不斷的研究和改進(jìn),通過(guò)借鑒國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn),對(duì)路基進(jìn)行強(qiáng)化和加固,實(shí)現(xiàn)工程質(zhì)量更好的提升。在未來(lái),隨著地基處理新方法與新工藝的不斷出現(xiàn)以及地基處理施工相關(guān)設(shè)備的發(fā)明和升級(jí)換代,對(duì)隧道內(nèi)地基的處理效率和質(zhì)量必將會(huì)有更好的方法與手段,使施工效率和質(zhì)量都得到更好的提升。
由于隧道路基的多種多樣,所以各種路基處理的方法也要因地制宜,如此,才能達(dá)到良好的效果。目前,我國(guó)隧道路基處理的技術(shù)已經(jīng)有了比較成熟的經(jīng)驗(yàn),但是,處理技術(shù)還有待于進(jìn)一步的完善。特別是處在特殊情況下的隧道路基施工,還要進(jìn)一步的進(jìn)行探索。希望在不遠(yuǎn)的將來(lái),我國(guó)的路基處理技術(shù)能夠針對(duì)不同的情況建立起健全的處理體系,進(jìn)而為隧道路基施工提供安全可靠的參考。