隧道車站基坑用粘度時變填料改良設計及應用監(jiān)測

朱兆斌 陳勇民

摘 要：在地鐵車站隧道的開挖過程中，會出現沒有合格的填料來填筑站場挖方段。在實際過程中通過改良技術來制備合格的填料。研究當施工隧道挖方段沒有可以直接利用的合格填料，則可以利用棄方段的弱-中膨脹土進行填筑。采用路拌法摻6%石灰改良后作為填料進行填筑，填筑后壓實系數、無側限抗壓強度均有明顯改善和大幅提升，并根據現場監(jiān)測得出填筑后的基坑滿足設計要求。方案不僅解決了遠運借合格填料填筑和棄方運輸產生的費用較大的問題以及環(huán)保問題，還節(jié)約了項目資金。

關鍵詞：基坑；膨脹土；石灰；填筑；施工；監(jiān)測

中圖分類號：TU47

文獻標志碼：A

文章編號：1001-5922（2023）07-0159-03

Improved design and application monitoring of viscosity time-varying fillers for tunnel station foundation pits

ZHU Zhaobin1，CHEN Yongmin2

（1.Hangzhou Railway Design Institute Co.，Ltd.，Hangzhou 310005，China;

2.School of Civil Engineering and Architecture，Zhejiang University of Science and Technology，Hangzhou 310023，China

）

Abstract：During the excavation process of subway station tunnels，there may be a lack of qualified filling materials to fill the excavation section of the station yard.In the actual process，qualified fillers are prepared through improved techniques.When there is no qualified filling material that can be directly used in the excavation section of the construction tunnel，the weak medium expansive soil of the abandoned section can be used for filling.The road mixing method mixed with 6% lime was used as filling material.After filling，the compaction coefficient and unconfined compressive strength were significantly improved and greatly improved.According to the field monitoring，the foundation pit after filling met the design requirements.This scheme not only solves the problems of high cost and environmental protection caused by long-distance transportation of qualified filling materials and spoil transportation，but also saves project funds.

Key words：foundation pit;expansive soil;lime;filling;construction；monitoring

目前不少城市都開通了地鐵，但在地鐵車站隧道的開挖過程中，會出現沒有合格的填料來填筑站場挖方段。因此，在實際過程中有不少研究專家通過改良技術來制備合格的填料。如利用改良膨脹土作為高速公路路堤填筑材料是寧淮高速公路需要解決的主要問題［1］。生石灰摻入比大于4%改良后，能達到消除膨脹性的目的，改良土有較好的水穩(wěn)性和較高的強度［2］。采用石灰改良膨脹土的作用機理及效果，探討利用石灰對膨脹土改良后用作路基填料的填筑方法［3］。以廣西百隆高速公路建設期間修筑的一段試驗路為例，介紹一套行之有效的石灰改良膨脹土路基的填筑施工工藝［4］。評述各種添加劑改良膨脹土的效果，指出石灰或以石灰為主的添加劑是最有效和最經濟的添加劑［6］。分析了新型泥漿土體改良技術、氣泡土體改良技術、泡沫和膨脹土泥漿相結合的土體改良技術等的作用機理和特點［7］。給出改良土的最佳配合比，合理攤鋪厚度以及壓實工藝［8］。在相同條件下，復合改良方法的無側限抗壓強度值要比單一改良方法大得多，復合改良方法要大大優(yōu)于單一改良方法［9］。石灰煤矸石膨脹土混合料的塑性、擊實性、抗剪性能都得到改善，且優(yōu)于石灰改良膨脹土［10］。水泥摻量3%～5%改良膨脹土用作基床底層及以下路堤填料時均能滿足穩(wěn)定需求［11］。為探討外摻劑對水泥土性質的影響規(guī)律，引入了一種自主研發(fā)的粘度時變材料SJP型外摻劑［12］。

本究以實際工程為背景，利用弱-中膨脹土進行摻6%石灰改良后作為填料進行填筑，通過檢測壓實系數、無側限抗壓強度和實際監(jiān)測來驗證改良后的效果。

1 工程概況

某隧道其規(guī)劃道路紅線寬度為30 m，雙向六車道，行車道寬3.5 m，為城市主干路。其異形坑中坑式基坑位于該復雜節(jié)點，其里程分別為F匝道FK0+066.63-FK0+126.564、E匝道EK0+032.606-EK0+087.366、S1匝道S1K3+025.65-S1K3+085.000。場地工程地質條件從上到下分別由人工填土層（素填土、雜填土和沖填土）、第4系全更新統(tǒng)沖積層（粉質粘土、細砂、淤泥質粉質粘土、圓礫、中砂、粗砂等）和第3系新余群（中風化泥質粉砂巖和鈣質泥巖）組成。

車站為地下二層島式站臺車站，采用明挖法施工，標準段開挖深度約16.9 m，寬23.9 m。標準段基坑開挖深度約24 m基坑，寬度約23.1 m，主體圍護采用1 000 mm地下連續(xù)墻+內支撐的支護體系。其工程地質條件如表1所示。

在基坑開挖后，需要進行回填土，因此在回填過程中需要對工程進行監(jiān)測。

2 改良土設計與應用

2.1 施工工藝流程

設計要求中改良土施工應采用廠拌法，但地方政府嚴令禁止建廠拌站。除去廠拌法，常規(guī)的改良土拌和工藝還有集中路拌法、集中預拌路拌法、路拌法、二次摻灰集中預拌路拌法、廠拌法等方式。本實驗結合現場實際情況，拌和方法采用集中預拌路拌法，即：在取土場取土面按施工摻灰比均勻布灰，用挖掘機集中預拌悶料后，將經過預拌的混合料運輸攤鋪到路基填筑面，再用旋耕機拌和。

針對同時摻水泥和石灰改良，考慮到水泥終凝時間，先在土場摻石灰悶料，然后將摻石灰土運至作業(yè)現場攤鋪，再按摻量撒布水泥拌和、碾壓、拌和、碾壓和檢測在水泥終凝前全部完成。劃分為2個作業(yè)階段：一是取土場集中預拌作業(yè)階段；二是路基作業(yè)填筑面上的改良土路拌作業(yè)階段。

2.2 預拌階段作業(yè)

這一階段由平整取土場預拌作業(yè)基面、膨脹土含水率檢測與土干密度檢測、計算施工摻灰比、劃分布灰網格、計量布灰、布灰報驗檢查、挖掘機預拌、拌和土的外觀檢查等8道作業(yè)工序組成。

2.3 混合料運輸

預拌混合料由自卸汽車從取土場運至路基填筑面。取土裝車時應盡量保證每車數量裝載的質量基本一致。用自卸汽車將土運至填筑路段，根據每層擬定松鋪厚度（依據施工指南嚴格控制每層改良土松鋪厚度≤35 cm）確定單位面積的卸土數量。根據擬定松鋪厚度計算每車拌合料可以完成的填筑面積來劃定網格，用石灰劃出每車土的攤鋪面積方格，每車的混合料卸在每個事先指定好的方格內。

2.4 實驗結果

根據上述施工技術，得到試驗結果如表2所示。

3 監(jiān)測效果分析

對現場A、C、E和G 4個關鍵點進行監(jiān)測，得到圖1的監(jiān)測結果。

由圖1（a）～（d）可知，隨著填土高度的增大，累計沉降葉越大。在觀測的初期，沉降增加緩慢，而后逐步加快。當填土高度達到一定值后或停止填筑后，其沉降速度又逐漸變緩。對比圖1（a）～（d）可以看出，沉降增大很小，約在10 mm以內，沉降變形約在50 d內基本完成。圖2（a）沉降值小，是由于該點距地基很接近。說明地基沒有變形，地基具有足夠的強度和穩(wěn)定性。當填土達到設計高程后經過大約經過90 d后，沉降變得非常緩慢，表明大部分沉降經過90 d基本完成。

4 結語

試驗結果顯示，中-弱膨脹土經過改良后填筑施工過程中控制好各施工工序、含水率、石灰參量及碾壓遍數，壓實后壓實系數均能夠達到0.92以上，且無側限抗壓強度有大幅提升。并且整體的造價能大幅度的減少，工程質量能得到更為大的保障。根據監(jiān)測結果還可以得出：經過約180 d工后沉降觀測，目前基坑填土進入蠕變階段，蠕變速率不大于2 mm/月，說明基坑填土施工質量良好。

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