隧道明挖段濕陷黃土地基處治技術(shù)

摘 要：隧道暗挖段濕陷黃土地基處理施工難度大，要求高，是隧道施工需要解決的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。文章結(jié)合某隧道明挖段濕陷黃土地基處理的成功實(shí)踐，詳細(xì)闡述了明挖段濕陷黃土地基處治方案和施工方法，為微隧道明挖段濕陷黃土地基處理積累了可供借鑒的技術(shù)資料。

關(guān)鍵詞：隧道；明挖段；施工方法；濕陷黃土地基

1 工程概況

某隧道設(shè)計(jì)為單洞雙線隧道，線間距為5m，隧道進(jìn)口里程K61+063，出口里程K61+512，全長(zhǎng)449m，隧道進(jìn)口、出口及洞身均位于直線上，隧道最大埋深39.15m，全部為黃土，設(shè)計(jì)為v級(jí)圍巖?？碧缴疃确秶鷥?nèi)地層為第四系上更新統(tǒng)坡洪積新黃土，第四系中更新統(tǒng)洪積老黃土，隧道洞身通過地層為新黃土，淺黃色、黃褐色、堅(jiān)硬～軟塑，針孔發(fā)育，土質(zhì)均勻，0～10m粉粒為主，10m以下黏粒為主，含白色菌絲狀碳酸鈣，蝸牛殼及零星鈣質(zhì)結(jié)核，具濕陷性。層厚38.8～39.8m，層狀分布。K61+400～K61+475為明挖段，采用水泥土擠密樁+三七灰土換填夯實(shí)。

2 明挖段濕陷黃土地基處治

2.1 處治方案

為消除隧道新黃土的濕陷性和提高地基承載力，明挖段采用三七灰土換填夯實(shí)，換填厚度為1.0m，三七灰土下采用水泥土擠密樁加固，樁徑400mm，間距1.0*1.0m，樁長(zhǎng)13.5～15m，梅花形布置。施工工序見圖1。其中步驟一：按設(shè)計(jì)坡率分臺(tái)階開挖明洞，防護(hù)邊坡，到達(dá)水泥攪拌土樁施工平臺(tái)；按設(shè)計(jì)施工水泥攪拌土樁；開挖50cm預(yù)留土，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，對(duì)水泥攪拌土樁進(jìn)行檢測(cè)，合格后進(jìn)入三七灰土回填；按規(guī)范進(jìn)行三七灰土回填，并壓實(shí)，檢測(cè)其壓實(shí)度是否達(dá)到要求；三七灰土達(dá)到壓實(shí)度、養(yǎng)護(hù)合格后，再進(jìn)挖除仰拱底弧形處多填三七灰土。步驟二：進(jìn)行明洞仰拱施工，對(duì)仰拱混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，仰拱混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，再施工仰拱填充混凝土，對(duì)仰拱填充混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；拱填充混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，施工二襯（邊墻+拱部）混凝土，對(duì)二襯混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

2.2 施工方法

2.2.1 水泥土擠密樁施工

（1）試樁開始前先對(duì)地基土的含水率、飽和度，樁間土分層取樣進(jìn)行檢測(cè)，取樣深度為設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，確定土樣的最大干容重及濕陷系數(shù)。施工場(chǎng)地平整，樁機(jī)運(yùn)行場(chǎng)地進(jìn)行壓實(shí)處理。置樁軸線控制樁及水準(zhǔn)基點(diǎn)樁，放線定樁位，并經(jīng)換手復(fù)核無誤。進(jìn)行土方、成孔、夯填和擠密效果試驗(yàn)，確定有關(guān)施工技術(shù)參數(shù)，并對(duì)試樁進(jìn)行樁身壓實(shí)系數(shù)、樁間土擠密系數(shù)、濕陷性檢驗(yàn)、樁徑檢查等。（2）樁機(jī)就位：機(jī)械按布置好的樁位就位，沉管上刻劃刻度線，樁機(jī)保持垂直，用吊錘或經(jīng)緯儀檢查垂直度，垂直度偏差不大于1.5%。采用錘擊打樁機(jī)將與滿足樁孔直徑鋼管打滲透土中拔管成孔，樁管頂設(shè)樁帽，下端作成60°角度錐形活動(dòng)樁尖，施工前在樁架或鋼管上標(biāo)出控制深度標(biāo)記，以便控制樁孔打入深度。（3）成孔順序按布置圖進(jìn)行。成孔后清底夯實(shí)、夯平，夯實(shí)次數(shù)以試驗(yàn)確定，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。（4）水泥土拌制與運(yùn)輸。土料選用取土場(chǎng)黃土，水泥采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。試樁時(shí)的水泥土按配合比采用滾筒式攪拌機(jī)拌合，大面積施工時(shí)集中采用廠拌法，運(yùn)輸拌合料的車輛應(yīng)進(jìn)行覆蓋。水泥土含水量應(yīng)按照室內(nèi)土工試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行嚴(yán)格控制，含水量低于規(guī)定值時(shí)，應(yīng)采取灑水潤(rùn)濕進(jìn)行處理，含水量高于規(guī)定值時(shí)，應(yīng)采取分?jǐn)偭栏蛇M(jìn)行處理。水泥土拌和好后應(yīng)在6小時(shí)內(nèi)使用完，研究使用隔夜的水泥土，水泥土被雨水浸泡、淋濕應(yīng)報(bào)廢處理，嚴(yán)禁使用。水泥土拌制不得在下雨時(shí)進(jìn)行。在成孔時(shí)進(jìn)行拌合，水泥土拌和時(shí)理論配合比為：水泥：干黃土=8：100，原狀土測(cè)定實(shí)際含水量確定施工配合比。拌和后確保水泥土含水量接近最優(yōu)含水量，其允許偏差不得大于±2%?；旌狭习韬秃蟋F(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)“手捏成團(tuán)、落地散花”判斷其含水量是否合適。（5）水泥土回填夯實(shí)：水泥土分層回填夯實(shí)，逐層以量斗定量向樁孔內(nèi)下料，每層回填虛鋪厚度參數(shù)以試驗(yàn)確定，采用電動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)提升式夯實(shí)機(jī)分層夯實(shí)，計(jì)劃分組（錘重、落距、松鋪厚度、錘擊次數(shù)與λc≥0.95）。水泥土往返填夯實(shí)采用連續(xù)施工，每個(gè)樁孔一次性分層回填夯實(shí)，不得間隔停頓或隔日施工以免降低樁的承載力。

2.2.2 質(zhì)量控制及檢驗(yàn)

（1）施工過程中對(duì)超過規(guī)定時(shí)間的水泥土不得使用，以保證在其回填和拌和施工在其初凝時(shí)間完成，擠密樁施工嚴(yán)格按規(guī)定要求進(jìn)行，成孔后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行回填施工，并保證回填的夯實(shí)質(zhì)量。（2）在成樁時(shí)，應(yīng)根據(jù)觀察到的樁頂隆起和地面升降情況對(duì)成樁施工工藝進(jìn)行調(diào)整，以避免因樁頂隆起的而造成的斷樁。（3）對(duì)施工回填夯實(shí)和成孔質(zhì)量派專人負(fù)責(zé)施工監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)鉆孔地質(zhì)情況與勘察資料不一致時(shí)應(yīng)馬上停止施工，通過監(jiān)理報(bào)設(shè)計(jì)單位進(jìn)行處理，拿到處理方案后才能施工，并對(duì)出現(xiàn)的問題、振動(dòng)沉入時(shí)間、錘擊次數(shù)、處理方法進(jìn)行詳細(xì)記錄。（4）施工中應(yīng)保證適用的水泥質(zhì)量、規(guī)格和品種，土的質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)定要求，否則嚴(yán)禁使用。采用的黃土應(yīng)較純凈，其有機(jī)質(zhì)含量應(yīng)小于5%。（5）擠密樁布樁形式和數(shù)量應(yīng)滿足設(shè)計(jì)規(guī)定要求?？變?nèi)應(yīng)分層用水泥土回填夯實(shí)，保證其抽樣檢測(cè)壓實(shí)系數(shù)大于0.95，抽樣檢測(cè)數(shù)量每臺(tái)班應(yīng)至少1根，綜述應(yīng)不少于全部樁數(shù)量的百分之三。干密度檢測(cè)在整孔深度范圍進(jìn)行，每隔1m測(cè)定一次，測(cè)點(diǎn)位置為距孔心2/3孔半徑處。對(duì)于孔之間形心點(diǎn)附近成孔擠密深度內(nèi)，干密度測(cè)定沒隔1m取土樣，進(jìn)行干密度、壓縮試驗(yàn)和濕陷性試驗(yàn)，得到濕陷系數(shù)、干密度和最大干密度之比，每50m沿線路縱向檢驗(yàn)3處，要求測(cè)量得到的平均擠密系數(shù)應(yīng)大于0.93，樁間土最小擠密系數(shù)應(yīng)不低于0.88，濕陷性應(yīng)得到消除。并且應(yīng)保證水泥土擠密樁的有效直徑的允許偏差、垂直度、樁位復(fù)合施工規(guī)定要求。

2.2.3 三七灰土換填

水泥土擠密樁由明暗交界處向洞口施工，當(dāng)施工完一段后，對(duì)水泥土擠密樁進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)合格后，再進(jìn)行樁頂上1米的三七灰土換填。換填分區(qū)段進(jìn)行，從明暗交界處向洞口施工，以便于下一步仰拱、填充及二襯的連續(xù)施作。換填步驟為：挖除預(yù)留的50cm原狀土及水泥土擠密樁頭至設(shè)計(jì)標(biāo)高-整平清理干凈雜物、虛土——分層回填壓實(shí)三七灰土——檢測(cè)壓實(shí)度——養(yǎng)護(hù)——進(jìn)入下一循環(huán)施工；每次開挖長(zhǎng)度不超過8延米（棧橋12米），開挖中洞內(nèi)運(yùn)輸從12米棧橋上通過，互不干擾；每次回填按30cm一層回填，虛鋪厚度不得大于50cm，壓實(shí)度不小于97%；直接填平灰土的最高頂面，養(yǎng)護(hù)完成后再挖除中間弧形的部分，形成仰拱的弧形底面；每?jī)山M回填搭接處需挖成臺(tái)階，臺(tái)階寬度為1m，高度為30cm，上一組壓實(shí)后再挖成臺(tái)階，保證壓實(shí)度；養(yǎng)護(hù)以覆蓋厚塑料薄膜及棉被覆蓋，灑水后及時(shí)覆蓋，防止被雨水沖刷和冬季受凍；養(yǎng)護(hù)期間禁止車輛行人從上面通過，以棧橋通過；仰拱鋼筋綁扎前，需在三七灰土上澆筑一層1～2cm的砂漿墊層，以保證鋼筋不受污染，便于操作；壓實(shí)度檢測(cè)：100m每層抽檢6個(gè)點(diǎn)，左右邊界線1m處各2個(gè)點(diǎn)，中部2個(gè)點(diǎn)。

3 結(jié)束語

（1）水泥土樁打一孔填一孔，打孔時(shí)采用間隔打法。施工時(shí)應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行技術(shù)復(fù)核、檢查和技術(shù)交底，嚴(yán)格施工管理，保證水泥土擠密樁的回填質(zhì)量、排列尺寸、樁的數(shù)量、孔徑滿足施工和設(shè)計(jì)各項(xiàng)規(guī)定要求，嚴(yán)禁漏填和漏打。土和水泥應(yīng)干濕適度、計(jì)量拌勻，施工中應(yīng)該對(duì)水泥土的虛鋪厚度進(jìn)行嚴(yán)格控制。為保證水泥土擠密樁的質(zhì)量，避免出現(xiàn)松散、夾層等質(zhì)量缺陷，施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按相關(guān)規(guī)定控制好機(jī)械夯實(shí)時(shí)的錘擊次數(shù)和落錘高度。（2）低溫施工擠密樁時(shí)，施工現(xiàn)場(chǎng)擠密樁填料要采取下墊上蓋措施，防止水分蒸發(fā)及受凍。擠密樁拌合站填料要控制好含水率，土體含水率不夠加水悶料、拌料時(shí)，拌合用水需加熱，防止拌合料溫度太低，保證拌合料出廠溫度不小于10℃。擠密樁成孔后需對(duì)孔口進(jìn)行覆蓋，防止雨水進(jìn)入孔內(nèi)，造成地基承載力下降。（3）采用上述方法，安全順利地完成了隧道明挖段濕陷黃土地基施工，各項(xiàng)質(zhì)量檢測(cè)指標(biāo)均滿足規(guī)定要求，表明該方法是成功的，可供同類工程施工參考。

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作者簡(jiǎn)介：王群理（1976-），男，漢族，本科學(xué)歷，湖南長(zhǎng)沙人，主要從事土建施工技術(shù)管理工作。