城市軌道交通隧道施工中的軟土地層處理技術

【摘要】城市軌道交通隧道施工中，軟土地層是施工過程中最容易遇到的地質問題之一，也是影響施工安全和質量的主要因素之一。本文綜述了傳統和新型軟土地層處理技術，重點研究了土釘墻、樁柱加固、噴漿加固以及地鐵盾構隧道施工中的軟土地層處理技術，并分析了它們的優缺點和應用效果。研究結果表明，不同的軟土地層處理技術可以根據具體情況選擇使用，可以有效地提高施工質量和安全性。

【關鍵詞】城市軌道交通；隧道施工；軟土地層

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.06.032

Soft Soil Stratum Treatment Technology in Urban Rail Transit Tunnel Construction

CHAI Quancheng

（China Water Conservancy and Hydropower Seventh Engineering Bureau

Chengdu Hydropower Construction Engineering Co.， Ltd.， Chengdu 611130， China）

Abstract： In the construction of urban rail transit tunnel， soft soil stratum is one of the most easily encountered geological problems in the construction process， and it is also one of the main factors affecting the construction safety and quality. This paper summarizes the traditional and new soft soil stratum treatment technologies， focusing on soil nailing wall， pile column reinforcement， shotcrete reinforcement and soft soil stratum treatment technologies in subway shield tunnel construction， and analyzes their advantages and disadvantages and application effects. The research results show that different soft soil stratum treatment technologies can be selected and used according to specific conditions， which can effectively improve the construction quality and safety.

Key words： urban rail transit； tunnel construction； soft soil stratum

城市軌道交通是現代城市交通運輸體系中重要的組成部分，隧道是城市軌道交通建設的核心部分。然而，城市軌道交通隧道施工中，軟土地層是常見的地質問題之一，它會嚴重影響隧道施工的安全性和質量，甚至引發嚴重的工程事故。因此，研究城市軌道交通隧道施工中的軟土地層處理技術，對于提高隧道施工的安全性和質量具有重要的意義。

1.1軟土地層的特點和分類

軟土地層是指含有大量水分和較少固體顆粒的土層，通常具有一定的壓縮性、強度低、易發生流變性和滲透性等特點。根據軟土的來源和特性，可以將其分為天然軟土和人工填筑軟土兩類。

1.2軟土地層的力學性質及其影響因素

軟土地層的力學性質受到多種因素的影響，主要包括土層的含水量、土層的壓縮性、土層的強度、土層的黏聚力和土顆粒之間的內摩擦力等。在隧道施工過程中，軟土地層的變形和力學性質的變化會對隧道的穩定性和安全性產生重要影響。

1.3城市軌道交通隧道施工對軟土地層的影響

隧道施工對軟土地層會產生一定的影響，主要表現為土體壓實、土體變形、孔隙水壓力變化等。在隧道施工過程中，軟土地層的變化可能會引發地面塌陷、隧道變形等安全問題。

1）土體壓實：隧道施工需要在地下開挖，對周圍的土體產生一定的側向和豎向壓力，從而引起土體壓實。特別是在軟土地層中，土體本身比較松散，容易受到擠壓，施工過程中需要控制土體的變形，以保證隧道的穩定性。

2）土體變形：隧道施工中，土體受到的應力和變形會導致土體的變形和沉降，從而影響地表的穩定性。

3）孔隙水壓力變化：隧道施工中，土體中的孔隙水壓力會發生變化，從而影響地下水位和地下水流。在軟土地層中，孔隙水壓力對土體的穩定性和承載力具有重要的影響，需要對孔隙水壓力進行監測和控制。

4）安全問題：隧道施工過程中，軟土地層的變化可能會引發地面塌陷、隧道變形等安全問題，對地下管線和周圍建筑物也會產生一定的影響。

2.1傳統軟土地層處理技術

傳統軟土地層處理技術主要包括挖土加固、土釘墻加固和灌漿加固等。這些技術在實踐中得到了廣泛的應用，但存在一定的缺陷，如施工時間長、成本高等問題。

2.2新型軟土地層處理技術

新型軟土地層處理技術包括樁柱加固、高壓水射流加固和地下凍結加固等。這些技術具有施工時間短、成本低、施工效果好等優點，成為當前軟土地層處理技術的研究熱點。

2.3相關工法的優缺點分析

傳統軟土地層處理技術施工周期長、成本高、效果不穩定；新型軟土地層處理技術施工時間短、成本低、效果穩定。不同的處理技術可以根據具體情況選擇使用，見表1。

3.1土釘墻技術在軟土地層中的應用

土釘墻是通過在土壤中插入鋼筋或鋼筋混凝土制成的釘桿，將其與墻體組成一定的夾角固定在軟土地層中，形成一個具有一定抗剪和抗拔強度的支撐結構。土釘墻的主要作用是增強軟土地層的整體穩定性和抗剪強度，同時也能夠減小軟土地層的變形和沉降。在隧道施工中，土釘墻還能夠控制地下水位，提高施工的安全性和穩定性。

土釘墻的施工過程一般分為三個步驟：預處理、土釘布置和噴涂混凝土。

首先進行預處理，包括軟土地層的開挖、清理和加固等，以保證軟土地層的整體穩定性。然后根據設計要求，在軟土地層中布置鋼筋或鋼筋混凝土制成的土釘，將其與墻體固定在一起，并進行墻體的加固。最后在土釘墻的表面噴涂混凝土，以提高墻體的整體強度和穩定性。

土釘墻作為一種傳統的軟土地層處理技術，在城市軌道交通隧道施工中得到了廣泛的應用。通過加固軟土地層，土釘墻能夠提高軟土地層的整體穩定性和抗剪強度，同時也能夠減小軟土地層的變形和沉降。在隧道施工中，土釘墻還能夠控制地下水位，提高施工的安全性和穩定性。

3.2樁柱加固技術在軟土地層中的應用

樁柱加固技術是一種較新型的軟土地層處理技術，主要包括鋼筋混凝土樁、復合地基樁、灌注樁、螺旋樁、巖石填充樁、攪拌樁等多種形式。在隧道施工中，樁柱加固技術能夠增加軟土地層的承載能力和抗剪強度，減小軟土地層的變形和沉降，提高隧道施工的安全性和穩定性。

樁柱加固技術的施工過程中，需要先進行土體的鉆孔、振動、壓實等處理，然后再進行鋼筋混凝土澆筑、灌漿加固等工序。與土釘墻相比，樁柱加固技術具有抗側壓性能較強、承載能力更高、整體穩定性更好等優點，但施工周期較長，成本也相對較高。

樁柱加固技術在隧道施工中的應用案例比較多，例如廣州地鐵2號線的花地灣站、深圳地鐵7號線的大鏟嶺站等都采用了樁柱加固技術。此外，近年來隨著技術的不斷發展和完善，樁柱加固技術也逐漸形成了多樣化和高效化的施工形式，例如現澆樁、預制樁、螺旋樁和攪拌樁等，能夠滿足不同地質條件下的需求。

3.3噴漿加固技術在軟土地層中的應用

噴漿加固技術是一種常見的軟土地層處理技術，可以通過噴射高壓漿料來提高軟土地層的強度和穩定性。噴漿加固技術的優點在于無需大量挖土，可以大大減少施工對周圍環境的影響，同時還可以控制地下水位和減少地表沉降。在城市軌道交通隧道施工中，噴漿加固技術的應用也越來越廣泛。

噴漿加固技術的施工過程包括漿液的調配、高壓噴射和養護三個階段。在調配漿液時，需要根據軟土地層的特性選擇適當的材料，并根據實際需要進行加固深度和漿液比例的調整。在噴射過程中，需要使用高壓泵將漿液噴射到軟土地層中，形成一定厚度的加固層。在養護階段，需要對加固層進行一定的養護，使其達到預期的強度和穩定性。

噴漿加固技術的施工效果受到多種因素的影響，如漿液配合比、施工壓力、噴射時間等。在實際應用中，由于軟土地層的性質不同，施工效果也會有所差異。因此，需要根據實際情況進行調整和優化。

噴漿加固技術的應用也存在一定的局限性。首先，噴漿加固需要使用高壓泵和其他設備，施工成本較高。其次，噴漿加固技術存在噴漿量控制難度大、施工效果不穩定等問題，需要經驗豐富的工程師進行技術掌握和施工管理。

3.4地鐵盾構隧道施工中軟土地層的處理技術

地鐵盾構隧道施工中需要處理軟土地層，常用的處理技術包括土釘墻、樁柱加固和噴漿加固等。不同的軟土地層處理技術可以根據地質條件和施工要求靈活選擇，以保證隧道施工的安全性和穩定性。

3.4.1土釘墻技術在地鐵盾構隧道施工中的應用

土釘墻技術在地鐵盾構隧道施工中的應用范圍比較廣泛，主要用于軟土地層的加固和支護。土釘墻加固后的軟土地層能夠提高地層的整體穩定性和抗剪強度，同時還可以控制地下水位，減少地表沉降。在施工過程中，需要注意土釘墻的穩定性和剛度，以防止墻體變形和開裂等問題。

3.4.2樁柱加固技術在地鐵盾構隧道施工中的應用

樁柱加固技術在地鐵盾構隧道施工中也有一定的應用。該技術主要是通過鉆孔成孔，灌注灰漿或水泥混凝土，形成一定間距的樁柱體，來提高軟土地層的承載力和穩定性。樁柱加固技術相對于土釘墻技術具有更大的抗側力和抗拉力，適用于一些地層條件較為復雜的地區。

3.4.3噴漿加固技術在地鐵盾構隧道施工中的應用

噴漿加固技術在地鐵盾構隧道施工中也有應用，但需要注意噴漿量的控制和施工效果的穩定性。噴漿加固技術可以通過噴射高壓漿料來加固軟土地層，提高地層的強度和穩定性，同時還可以控制地下水位和減少地表沉降。但是，噴漿加固技術的施工效果容易受到地質條件和施工環境的影響，需要仔細評估和預測施工效果。

城市軌道交通隧道施工中的軟土地層處理技術研究是一個復雜而又實用的問題，需要綜合考慮地質條件、施工要求和技術效果等因素，靈活選擇相應的處理技術。傳統的土釘墻、樁柱加固和噴漿加固等技術在軟土地層處理中已經得到廣泛應用，并在實踐中逐步完善和優化。未來，隨著技術的不斷進步和發展，相信城市軌道交通隧道施工中的軟土地層處理技術將會得到更好的應用和發展。

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【作者簡介】

柴全成，男，1987年出生，工程師、經濟師，學士，研究方向為地鐵高架橋、車站施工。

（編輯：于淼）