鋼板樁對沿海地區礦山法隧道止水效果性能研究

田暢

摘要：對采用淺埋暗挖法穿越具有高含水量、流速快、潮汐特征明顯的由海陸交互相沉積的粉細砂層、中粗砂層相組成的地層，地面垂直高壓旋噴加固樁不易成型、加固效果差，本文根據工程案例分析，采用了鋼板樁結合高壓旋噴樁進行加固的方法，認為鋼板樁有效減弱了水流速度，削減了潮汐影響，提高了旋噴樁成樁質量。

關鍵詞：鋼板樁；高壓旋噴樁；淺埋暗挖

1工程概況

某市輕軌區間隧道為單洞雙線隧道，隧道跨度8.02m，高度9.31m，選取了DK6+540～dk6+570范圍內6級圍巖隧道，隧道埋深10m，距海約1km，此地段穿越地層為海陸交互相沉積中粗砂層、強風化巖層、砂質粘性土地層，強風化巖層呈堅硬土狀，遇水軟化崩解，地質圖見圖1，地下水豐富，受潮汐影響地下水位位于地面以下0～2.6m，隧道位于某自貿區主干道上，沿線多管線，隧道下臺階為中風化巖石，上臺階為中粗砂、淤泥質地層，爆破開挖后上臺階自穩能力差，易出現流砂、塌方、涌水等不良地質情況。針對這些情況擬采用垂直地面旋噴加固的方法進行拱頂加固，受地下水影響，單采用垂直旋噴加固效果不明顯，隧道涌砂、涌水現場依舊發生。遂改為鋼板樁配合旋噴樁進行拱頂加固，鋼板樁支護剛度小，施工簡便等優勢。目前國內隧道支護多為超前小導管、管棚及水平旋噴等，施工速度慢，采用此方法后可提前施工，加快施工速度，希望為類似工程施工情況提供參考。

2試驗模型

本工程地面旋噴加固為Φ800@600mm咬合樁，拱頂以上加固4m，拱頂以下加固至W2，隧道兩側設置雙排Φ800@10000降水井，梅花形分布，旋噴樁施工前先將地下水降至W2層。旋噴樁施工完成后沿隧道中線設置水位觀察井，間距5m。為驗證鋼板樁的作用設置兩種模型，模型1僅采用咬合旋噴樁進行加固（見圖2），模型2采用旋噴樁結合鋼板樁進行加固（見圖3），平行隧道方向設置兩排鋼板樁，鋼板樁打至W2層

通過圖4模型1水位變化規律可以看出受潮汐作用影響，地下水位在不斷變化，一天中出現兩次低潮兩次高潮，正因潮汐作用加速了砂層地質中水流速度，旋噴樁在飽和水的砂層中不易成樁，在對其進行原因解析后，提出了施工改進措施，解決了項目中類似地質條件的施工難題，保證了成樁質量，取得良好的止水效果，削減了飽水砂層滲流對基坑開挖的影響。此外沿海地區地下水含鹽量較多，使得水泥凝固速度較慢。模型2由于鋼板樁的存在，削減了潮汐的作用，隔斷了地下水流動，減小了旋噴樁漿液流失。模型2地下水位相比模型1下降較多且水位變化隨潮汐作用不明顯，鋼板樁的存在成功使得旋噴樁有效固結，有效的阻斷隧道周邊地下水匯入拱頂，有助于隧道開挖，從洞內開挖情況也證明了地下水明顯減小。

3試驗結果及分析

為了確定合理的水泥摻量和施工方法，必須進行室內配合比試驗，對于泥土我國至今沒有制定正式的試驗標準。

通過取芯及水位觀察井得到兩種模型28d各地層無側限抗壓強度（見表1）及水位變化相關數據（見表2）

通過表1中模型1相關數據可以看出受地下水影響，地面垂直旋噴樁不能夠很好成樁，原因可能是地下水流速度過快，漿液隨著水流方向流失，從隧道內開挖實際情況也可以看出基本沒有水泥成分，而中砂地層中無旋噴樁形成，這說明砂層中水流速度過快，水泥漿不能夠固結。模型2相關數據可以看出由于鋼板樁的存在旋噴樁成樁較好，其中在中砂地層中強度最高，淤泥層中強度最低，說明砂層中旋噴樁更易成樁，漿液在砂層中更容易擴散，淤泥質自身具有高密度速凝早強及收縮性，不透水性旋噴漿液，不容易在淤泥層中擴散，故不易成樁。

4總結

本文通過實際案例分析得出鋼板樁結合旋噴樁止水方式對地基軟弱、地下水位高開挖工程具有實用性，其適用于防水、沿海地區水下工程、趕工期以及搶險工程中。鋼板樁在實際受力，可以減弱了水流速度，有效阻斷了周圍地下水流動，削減了沿海地區潮汐的作用，使得旋噴樁得以在地下水豐富、水流量過快的地層應用，從而顯著提高工作效率。旋噴樁在地下水流速度較慢的地層更容易在砂質地層擴散，高密度淤泥質土中不易成樁。為了直觀檢查是否能滿足使用要求，首先應進行地面試噴，旋噴樁施工時，隨著注漿管的旋轉和提升形成圓柱體樁體，漿與土體經過一系列的物理化學反應，固結成樁，從而達到支護、止水的作用。

（作者單位：中鐵十六局集團有限公司）