淺談隧道濕陷性黃土地基水泥土擠密樁加固處理技術(shù)

王波

【摘 要】本文以蒙西至華中地區(qū)鐵路煤運(yùn)通道工程為例，對隧道內(nèi)濕陷性黃土地基進(jìn)行水泥土擠密樁加固處理技術(shù)作詳細(xì)分析，并對擠密樁的質(zhì)量檢測和控制進(jìn)行了描述。

【關(guān)鍵詞】濕陷性；黃土隧道；水泥土擠密樁；地基加固；施工技術(shù)

當(dāng)隧道穿越軟弱黃土地質(zhì)時(shí)，因黃土成分以粉粒為主，同時(shí)含有砂粒和黏粒，其結(jié)構(gòu)疏松，孔隙較發(fā)育，受地下水影響程度較大。且部分黃土地層濕陷性極為明顯，因此在濕陷性黃土隧道施工過程中，如基底不進(jìn)行加固處理，將導(dǎo)致基底失穩(wěn)、大沉降、初期支護(hù)變形、塌方等病害。

1 工程概況

筆者所述麻科義隧道，位于延安市寶塔區(qū)及延長縣境內(nèi)。隧道起訖里程DK358+192.4～DK366+920.95，隧道正線全長為8728.55m，為單洞雙線隧道，最大埋深234m，最淺埋深8m（距洞口300m附近），隧道地表大部分地區(qū)覆蓋厚層黃土。隧道所在區(qū)域的大地構(gòu)造部位屬于陜甘寧臺坳（又稱鄂爾多斯盆地）東南翼部，是一個(gè)基底硬化程度很高、比較標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定地塊，經(jīng)歷多旋回構(gòu)造發(fā)展，最終形成的具有多次坳陷疊加的中生代盆地。

麻科義隧道縱斷面圖揭示：隧道穿越黃土地層，黏質(zhì)老黃土，砂質(zhì)新黃土。隧道砂質(zhì)新黃土含水率低，呈松散結(jié)構(gòu)；黏質(zhì)老黃土呈大塊狀壓密結(jié)構(gòu)。

黃土隧道施工時(shí)，具有兩大特點(diǎn)：一是，黃土隧道洞身開挖后，拱頂及局部應(yīng)力集中過大，拱頂沉降較大，隧道結(jié)構(gòu)易失穩(wěn)，造成塌方；二是，濕陷性黃土隧道基底遇水易破壞，地基承載力下降。

麻科義隧道穿越黃土地段基底處理措施主要采用水泥土擠密樁處理，各段處理措施見表1。

2 水泥土擠密樁加固原理

水泥土擠密樁采用機(jī)械成孔工藝，選擇相對單一的土質(zhì)材料與水泥按一定配合比充分均勻拌制水泥土，分層向孔內(nèi)回填并強(qiáng)力夯擊制成均質(zhì)水泥土樁，樁及樁間土共同形成復(fù)合性地基，消除黃土濕陷性，提高地基承載力；

其原理是利用成孔和分層夯實(shí)水泥土?xí)r的側(cè)向擠壓作用擠密樁間土，一定程度提高樁周土強(qiáng)度；夯實(shí)成樁過程中，水泥與土混合后產(chǎn)生了離子交換等一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使樁體本身具有較高強(qiáng)度和水硬性，明顯提高了地基強(qiáng)度和抗變形能力。

3 水泥土擠密樁施工參數(shù)及設(shè)備配備

（1）隧道出口水泥土擠密樁分布于DK366+516～DK366+589（2～6m水泥土擠密樁）、DK366+589～DK366+782（6m水泥土擠密樁）、DK366+782～DK366+920.95（12m水泥土擠密樁）范圍內(nèi)。

水泥土擠密樁設(shè)計(jì)參數(shù)為：直徑0.4m，縱橫向間距1m，梅花形布置，樁長根據(jù)具體情況而定，但樁底深入老黃土層不少于0.5m。

通過試樁試驗(yàn)確定施工使用機(jī)械、錘落距、分層回填壓實(shí)厚度是否符合施工工藝要求。根據(jù)試驗(yàn)室擊實(shí)試驗(yàn)確定水泥用量為15%，夯實(shí)錘重量0.6t，落錘高度不小于2m。

（2）每工點(diǎn)配置洛陽鏟（JKL2型）1套、夯機(jī)（JKL2型）1套、鐵鍬4把、量斗（1m3）1臺、DSA320型水準(zhǔn)儀1臺、萊卡TS-06型全站儀1臺、手推車2輛。

4 水泥土擠密樁施工工法

4.1 施工工藝流程圖

4.2 施工工法

（1）處理區(qū)段地基土含水量宜接近最優(yōu)含水率或塑限，當(dāng)土含水率低于12%時(shí)，特別是在整個(gè)處理深度范圍內(nèi)的含水量普遍很低時(shí)，宜對該范圍內(nèi)土層進(jìn)行增濕。增濕處理應(yīng)在地基處理前4～6d完成，需增濕的水通過一定數(shù)量和一定深度的滲水孔均勻地滲入處理范圍的土層中。

（2）洛陽鏟就位，使鏟尖對準(zhǔn)樁位，調(diào)平洛陽鏟機(jī)架，使鏟保持垂直，確保垂直度偏差不大于1.5%（見圖2洛陽鏟調(diào)整就位）。

（3）成孔工藝：采用洛陽鏟反復(fù)沖擊成孔。成孔后清底夯實(shí)、夯平，夯實(shí)次數(shù)不小于8擊，成孔后進(jìn)行孔中心位移、垂直度、孔徑、孔深檢查，合格后進(jìn)行下道工序施工或用蓋板蓋住孔口防止雜物落入。（見圖3洛陽鏟沖擊成孔）

（4）填料的拌制與運(yùn)輸

水泥土采用過篩拌和，隨伴隨用，拌和均勻，色澤一致，無灰團(tuán)、灰條和花面現(xiàn)象。各種用料計(jì)量準(zhǔn)確，配合比符合設(shè)計(jì)值。已拌和完成的水泥土不得超過6小時(shí)或隔夜使用，被雨水淋濕、浸泡水泥土嚴(yán)禁使用按作廢處理，下雨期間不得進(jìn)行水泥土拌制。

（5）水泥土回填夯實(shí)

成孔后及時(shí)夯填，回填過程中不宜間隔停頓或隔日施工。在向孔內(nèi)填料前先夯實(shí)孔底。

水泥土分層回填夯實(shí)，逐層以量斗定量向樁孔內(nèi)下料，采用電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)提升式夯實(shí)錘分層夯實(shí)，夯填前測量成孔深度、孔徑，作好記錄。（見圖4、分層回填夯實(shí)）

5 水泥土擠密樁質(zhì)量控制及檢驗(yàn)

5.1 質(zhì)量控制

水泥土擠密樁施工過程，應(yīng)確保場地排水通暢，所選土料有機(jī)質(zhì)含量不超過5%，且不含有雜土、凍土或磚、瓦石塊等成分；所選水泥用量不小于設(shè)計(jì)數(shù)及實(shí)驗(yàn)用量，混合料的含水率滿足最優(yōu)含水率，偏差不大于±2%；施工時(shí)控制夯錘垂直度，成孔后及時(shí)回填，不得間隔停頓或隔日回填，均勻投料且確保水泥土在初凝時(shí)間內(nèi)完成拌和及回填。

5.2 質(zhì)量檢測

施工過程中水泥土擠密樁的質(zhì)量檢驗(yàn)包括以下幾項(xiàng)：a、樁身質(zhì)量：成樁7～14天后采用重型動(dòng)力觸探、鉆孔取樣進(jìn)行干密度測定。b、樁間土密實(shí)度：成樁28天后采用鉆孔取樣進(jìn)行濕陷性測定和密實(shí)度試驗(yàn)。c、復(fù)合地基承載力：成樁28天，采用平板載荷試驗(yàn)。

6 結(jié)束語

綜上所述，濕陷性黃土隧道施工中常常會(huì)用到水泥土擠密樁加固地基技術(shù)。本篇文章中，筆者結(jié)合蒙華鐵路麻科義隧道施工實(shí)踐，對施工濕陷性黃土隧道軟弱地基基底采用水泥土擠密樁加固工藝措施技術(shù)作了詳細(xì)闡述，論述了水泥土擠密樁的施工工法、質(zhì)量檢驗(yàn)等，該工藝能快速有效加固處理黃土隧道基底，及時(shí)使隧道支護(hù)封閉成環(huán)，減少隧道沉降風(fēng)險(xiǎn)，為類似項(xiàng)目提供相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，以達(dá)到學(xué)習(xí)借鑒的目的。

【參考文獻(xiàn)】

[1]杜永昌（主編）.高速與客運(yùn)專線鐵路施工工藝手冊[M].北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2006.

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]