淺談隧道濕陷性黃土地基水泥土擠密樁加固處理技術

王波

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

【關鍵詞】濕陷性；黃土隧道；水泥土擠密樁；地基加固；施工技術

當隧道穿越軟弱黃土地質時，因黃土成分以粉粒為主，同時含有砂粒和黏粒，其結構疏松，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，如基底不進行加固處理，將導致基底失穩(wěn)、大沉降、初期支護變形、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。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，是一個基底硬化程度很高、比較標準的穩(wěn)定地塊，經(jīng)歷多旋回構造發(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，黏質老黃土，砂質新黃土。隧道砂質新黃土含水率低，呈松散結構；黏質老黃土呈大塊狀壓密結構。

黃土隧道施工時，具有兩大特點：一是，黃土隧道洞身開挖后，拱頂及局部應力集中過大，拱頂沉降較大，隧道結構易失穩(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械成孔工藝，選擇相對單一的土質材料與水泥按一定配合比充分均勻拌制水泥土，分層向孔內回填并強力夯擊制成均質水泥土樁，樁及樁間土共同形成復合性地基，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水泥土時的側向擠壓作用擠密樁間土，一定程度提高樁周土強度；夯實成樁過程中，水泥與土混合后產(chǎn)生了離子交換等一系列物理化學反應，使樁體本身具有較高強度和水硬性，明顯提高了地基強度和抗變形能力。

3 水泥土擠密樁施工參數(shù)及設備配備

（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。

水泥土擠密樁設計參數(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。

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

（2）每工點配置洛陽鏟（JKL2型）1套、夯機（JKL2型）1套、鐵鍬4把、量斗（1m3）1臺、DSA320型水準儀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，當土含水率低于12%時，特別是在整個處理深度范圍內的含水量普遍很低時，宜對該范圍內土層進行增濕。增濕處理應在地基處理前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，使鏟尖對準樁位，調平洛陽鏟機架，使鏟保持垂直，確保垂直度偏差不大于1.5%（見圖2洛陽鏟調整就位）。

（3）成孔工藝：采用洛陽鏟反復沖擊成孔。成孔后清底夯實、夯平，夯實次數(shù)不小于8擊，成孔后進行孔中心位移、垂直度、孔徑、孔深檢查，合格后進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、灰條和花面現(xiàn)象。各種用料計量準確，配合比符合設計值。已拌和完成的水泥土不得超過6小時或隔夜使用，被雨水淋濕、浸泡水泥土嚴禁使用按作廢處理，下雨期間不得進行水泥土拌制。

（5）水泥土回填夯實

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

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

5 水泥土擠密樁質量控制及檢驗

5.1 質量控制

水泥土擠密樁施工過程，應確保場地排水通暢，所選土料有機質含量不超過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計數(shù)及實驗用量，混合料的含水率滿足最優(yōu)含水率，偏差不大于±2%；施工時控制夯錘垂直度，成孔后及時回填，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間內完成拌和及回填。

5.2 質量檢測

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

6 結束語

綜上所述，濕陷性黃土隧道施工中常常會用到水泥土擠密樁加固地基技術。本篇文章中，筆者結合蒙華鐵路麻科義隧道施工實踐，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作了詳細闡述，論述了水泥土擠密樁的施工工法、質量檢驗等，該工藝能快速有效加固處理黃土隧道基底，及時使隧道支護封閉成環(huán)，減少隧道沉降風險，為類似項目提供相關經(jīng)驗，以達到學習借鑒的目的。

【參考文獻】

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[責任編輯：朱麗娜]