地下水位以下濕陷性黃土隧道基底加固

王文利

摘 ? 要：龐灣隧道位于固原市西吉縣境內(nèi)，隧道出口基底埋深位于黃土層中且位于地下水位以下，基底下黃土層厚約15m，施工困難。本文通過方案比選，數(shù)值模擬，多方面考慮選取濕陷性黃土隧道基地加固方式，解決隧道開挖易塌陷、變形等情況，使得隧道開挖得到順利進(jìn)行，增加了隧道開挖施工的安全性。

關(guān)鍵詞：濕陷性黃土 ?基地加固 ?數(shù)值模擬

中圖分類號：U455.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）08（b）-0021-02

Abstract：Pangwan Tunnel is located in Xiji County of Guyuan City. The exit of the tunnel is buried deep in the loess layer and below the groundwater level. The loess layer under the base is about 15m thick， making construction difficult. In this paper， through scheme comparison and numerical simulation， the reinforcement method of collapsible loess tunnel base is considered in many aspects to solve the problems of easy collapse and deformation during tunnel excavation， so that the tunnel excavation can proceed smoothly and the safety of tunnel excavation construction is increased.

Key Words： Collapsible loess; Base reinforcement; Numerical simulation

黃土隧道圍巖地層與建筑地基土除承受自重壓縮應(yīng)力之外，還承受上部結(jié)構(gòu)荷載附加壓縮應(yīng)力作用的情況有明顯不同，隧道成洞的開挖過程實(shí)際上是圍巖卸荷的力學(xué)過程，表現(xiàn)為圍巖豎向、側(cè)向壓應(yīng)力減小，而剪應(yīng)力增大;黃土隧道開挖卸荷，顯著地減小了隧道仰拱下黃土的豎向壓縮應(yīng)力，即減小了黃土浸水飽和濕陷變形時(shí)的壓縮應(yīng)力，對濕陷性黃土濕陷系數(shù)的測定產(chǎn)生較大影響。施工過程中的黃土大多數(shù)為濕陷性黃土，即指在一定壓力作用下受水浸濕，產(chǎn)生顯著附加下沉的黃土，由于黃土地層其特殊的工程力學(xué)特性，在隧道的建設(shè)施工中常常遇到隧道地基軟弱等問題導(dǎo)致隧道墻基沉陷不均，襯砌結(jié)構(gòu)容易發(fā)生開裂，造成隧道路面破壞，危及行車安全和人身財(cái)產(chǎn)安全，尤其是地下水位以下濕陷性黃土地質(zhì)的隧道的建設(shè)施工條件更加嚴(yán)峻，因此針對這一地質(zhì)條件的隧道施工展開相應(yīng)研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義與理論意義。

1 ?工程概況

隧址區(qū)為寧夏南部的黃土高原，濕陷性黃土廣泛分布于隧道表層，隧道進(jìn)口及洞身部分段落位于黃土狀粉質(zhì)黏土中，部分位于地下水位之下，隧道進(jìn)口基底埋深位于黃土層中，基底下黃土層厚約15m。

1.1 地基處理的目的

提高地基土的抗剪強(qiáng)度，增大地基承載力，防止剪切破壞或減輕土壓力;改善地基土的壓縮性，減少沉降和不均勻沉降;改善其滲透性，加速固結(jié)沉降過程;改善土的動(dòng)力特性，防止液化;消除或減少特殊土的不良工程特性，如黃土的濕陷性、膨脹土的膨脹性等。

1.2 施工方法

擠密樁法用沖擊或打入等方法沉入套管，并在地基中成孔，然后向孔中填入含泥量不大于5%的中、粗砂。邊擊實(shí)，邊上拔鋼管，在地基中形成砂樁，擠密周圍軟弱土層，有效加密土層使砂樁與擠密后的土體共同組成持力層，改善黃土濕陷性的基礎(chǔ)上提升土體的承載力擠密樁隧道基地加固符合施工條件，可以有效改善隧道基底的物理學(xué)性質(zhì)，在擠壓周圍土體的過程中有效增強(qiáng)基底的堅(jiān)實(shí)度，從而可以有效擴(kuò)散上部的荷載力，確保基底的穩(wěn)定性。

2 ?龐灣隧道施工數(shù)值模擬分析

巖體受力分析如下：

隧道施工期間會(huì)發(fā)生周圍巖體改變下降，這種變化可以間接預(yù)測開挖結(jié)束后圍巖是否具有安穩(wěn)性，周圍巖石適當(dāng)發(fā)生改變發(fā)揮了其自身的支撐能力，會(huì)提高支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，此數(shù)值分析對現(xiàn)場作業(yè)給予參照。

由圖1可知，打入擠密樁的圍巖處于高壓區(qū)，但是足夠穩(wěn)定，圍巖在CD法開挖過程中，充分發(fā)揮了其支撐作用，為保障圍巖的穩(wěn)定性應(yīng)盡可能快速安置仰拱與初期支護(hù)成塑造承載環(huán)，以降低拱底的隧道形狀發(fā)生改變，提高隧道施工安穩(wěn)性，水平變形對隧道的影響相對于豎直變形對隧道變形的影響低，緊密樁的安置有效地提高隧道基底的承載能力，增強(qiáng)隧道的穩(wěn)定性，便于施工。擠密樁與原隧道地基土組成復(fù)合地基，以承受上部荷載，降低隧道拱頂下沉，維持隧道的穩(wěn)定性。

3 ?隧道不良地質(zhì)處置方案

（1）隧道暗洞段基底處理：ZK64+980～ZK65+050、YK63+522～YK63+540、YK65+007～YK65+095段為粉質(zhì)粘土、濕陷性黃土暗洞地段，考慮期地基承載力不足，采用小導(dǎo)管注漿的措施予以加固。仰拱墻角地基采用φ42mm注漿小導(dǎo)管加固，小導(dǎo)管長度L=6m，按梅花形布置（120cm×120cm）注入水泥砂漿，配比為水∶水泥∶砂漿=0.5∶1.0∶0.3（重量比），骨料粒徑不宜大于0.5mm。

近年來，隨著“文物傳承與保護(hù)”“文化創(chuàng)意產(chǎn)品開發(fā)”“‘互聯(lián)網(wǎng)+行動(dòng)指導(dǎo)”“大眾創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)”的深化落實(shí)，其為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展機(jī)遇。在這樣的大環(huán)境背景下，貧困地區(qū)圖書館應(yīng)當(dāng)與其他行業(yè)機(jī)構(gòu)建立良好的合作關(guān)系，整合開發(fā)社會(huì)資源，充分發(fā)揮優(yōu)勢特征。具體來說，應(yīng)當(dāng)從如下幾方面著手。

第一，促進(jìn)圖書館與創(chuàng)意文化設(shè)計(jì)、特色旅游業(yè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的有機(jī)整合，依托地方演藝、影視等文化資源，開發(fā)具有地域文化特征的創(chuàng)意產(chǎn)品，且開展招商引資活動(dòng)，從而帶動(dòng)市場經(jīng)濟(jì)，提高居民經(jīng)濟(jì)收入，改善生活品質(zhì)。

第二，在“互聯(lián)網(wǎng)+”生態(tài)環(huán)境中，強(qiáng)化圖書館的“中介化”建設(shè)，充分發(fā)揮平臺(tái)優(yōu)勢，高效整合應(yīng)用云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代科技，從而為中小企業(yè)的發(fā)展提供第一手經(jīng)濟(jì)資訊，為貫徹落實(shí)“走出去、引進(jìn)來”的戰(zhàn)略經(jīng)濟(jì)目標(biāo)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

第三，發(fā)揮圖書館在地方社會(huì)結(jié)構(gòu)中的資源與平臺(tái)優(yōu)勢，為創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)營造優(yōu)質(zhì)的大環(huán)境，充當(dāng)知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的連接紐帶。

2.3 采取合理化措施，優(yōu)化圖書館服務(wù)品質(zhì)

貧困地區(qū)的圖書館，是社會(huì)公共文化服務(wù)機(jī)構(gòu)的重要組成內(nèi)容。貧困地區(qū)具有公共文化服務(wù)職能，在新時(shí)期發(fā)展背景下，應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持問題導(dǎo)向，秉承因地制宜的基本原則，突出重點(diǎn)，并采取行之有效的策略，為貧困地區(qū)的脫貧致富提供必要保障。首先，貧困地區(qū)圖書館建設(shè)水平低，基礎(chǔ)設(shè)施不完善，體系化程度有限。為此，各地方需構(gòu)建完善的圖書館網(wǎng)絡(luò)體系，促進(jìn)固定圖書館、流動(dòng)圖書館與數(shù)字圖書館的有機(jī)整合，同時(shí)優(yōu)化改造基礎(chǔ)設(shè)施，依托現(xiàn)代科技成果，提高圖書館綜合。

3 ?結(jié)語

綜上所述，在全面扶貧開發(fā)的大環(huán)境背景下，貧困地區(qū)圖書館應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮資源優(yōu)勢、空間優(yōu)勢與平臺(tái)優(yōu)勢，促進(jìn)與公共文化機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)配合，并調(diào)動(dòng)社會(huì)團(tuán)體組織的參與積極性，以此促進(jìn)地方圖書館建設(shè)事業(yè)的蓬勃發(fā)展，為構(gòu)建特色主義小康社會(huì)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 肖智凱.關(guān)于“精準(zhǔn)扶貧”背景下公共圖書館的信息服務(wù)[J].河南圖書館學(xué)刊，2018，38（8）：17-18.

[2] 郭智惠.精準(zhǔn)扶貧背景下公共圖書館文化扶貧路徑探究[J].農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)，2018（5）：55-56.

[3] 王文彬.精準(zhǔn)扶貧背景下公共圖書館文化扶貧探析[J].山西農(nóng)經(jīng)，2019（1）：66，68.