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濕陷性黃土隧道基底加固處理技術(shù)研究

時(shí)間:2024-07-13 08:39:38 建筑學(xué)畢業(yè)論文 我要投稿
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濕陷性黃土隧道基底加固處理技術(shù)研究

    摘要:濕陷性黃土隧道多位黃土土質(zhì)結(jié)構(gòu)疏松,孔隙、垂直節(jié)理發(fā)育,地基承載力不高,具有濕陷性,在遇水侵蝕或較大荷載的作用下,隧道則產(chǎn)生較大沉降。其基底承載力很難滿足要求,通常需對(duì)基底進(jìn)行加固處理,濕陷性黃土隧道基底處理常用的方法有水泥擠密樁和樹(shù)根樁等。
    關(guān)鍵詞:濕陷性;黃土隧道;基底加固;水泥擠密樁;樹(shù)根樁
    一、概述
    隧道穿越濕陷性黃土地區(qū),由于濕陷性黃土的特殊力學(xué)性質(zhì),基底的承載力通常較難滿足結(jié)構(gòu)的受力要求,建成后的隧道往往產(chǎn)生較大的基底變形, 基底變形除壓縮變形外,更大的變形是濕陷變形,在隧道使用期內(nèi)如不對(duì)基底加固加上周圍水環(huán)境的變化,必將會(huì)使隧道基礎(chǔ)發(fā)生較大的濕陷變形,致使襯砌結(jié)構(gòu)環(huán)、縱向開(kāi)裂等較為嚴(yán)重的病害,直接威脅到隧道的運(yùn)營(yíng)安全。為保證隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,積極探索出一條針對(duì)風(fēng)積砂、黃土類地質(zhì)條件下的隧道基底加固技術(shù)顯得具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義?傊淼阑椎臐裣葑冃尾皇且越ㄖ锏念愋痛_定,而是由黃土濕陷特性所決定,為保證運(yùn)營(yíng)安全必須對(duì)黃土隧道洞口具有濕陷性的黃土地段的基底進(jìn)行有效處理。
    二、濕陷性黃土隧道基底處理原則
    根據(jù)濕陷性黃土的工程特性和濕陷性黃土地區(qū)地基處理的經(jīng)驗(yàn),濕陷性黃土隧道基底處理的原則:內(nèi)外兼顧,先保護(hù)后加固。水是造成黃土濕陷變形的主要因素。濕陷性黃土隧道地基處理方案的設(shè)計(jì),首先要考慮水對(duì)濕陷性黃土的影響,必須做好隧道工程的系統(tǒng)排水與防水問(wèn)題;其次就是做好濕陷性黃土地基土的處理工作,增加地基承載力。對(duì)黃土而言,進(jìn)行地基處理的目的是改善土的工程性質(zhì),減少土壤的滲透性,壓縮性,控制濕陷性的發(fā)生。通過(guò)換土或加密等各種基底處理方法加固濕陷性黃土隧道基底,或者是消除隧道基底的全部濕陷量,使處理后的基底變?yōu)椴痪哂袧裣菪;或者是消除基底的部分濕陷量,減小原有基底的總濕陷量,控制下部未處理地層的濕陷量不超過(guò)規(guī)范規(guī)定的數(shù)值。
    三、濕陷性黃土隧道基底加固處理技術(shù)
    多數(shù)濕陷性黃土隧道通過(guò)的地層為第四紀(jì)松散風(fēng)積粉細(xì)砂和沖積黃土質(zhì)粘砂土(新黃土), 垂直節(jié)理發(fā)育隧底自重濕陷性黃土層很厚,地層基本承載力低,圍巖條件非常差。按《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,應(yīng)用荷載——結(jié)構(gòu)模型,底板所受的壓力亦即基底應(yīng)具有承載力,計(jì)算得出了隧道基底所需承載力,與原地基承載力進(jìn)行比較,多數(shù)濕陷性黃土隧道在墻拱腳及仰拱區(qū)域的地基承載力不能滿足隧道基底所需的承載力。得出現(xiàn)有地基不滿足滿足隧道修建要求的結(jié)論,必須對(duì)該區(qū)域隧道地基進(jìn)行加固處理。
    就濕陷性黃土地基處理而言,我國(guó)有較為成熟的技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),主要的處理方法有:碾壓、換填、強(qiáng)、動(dòng)力/振動(dòng)擠密樁、靜力擠密(預(yù)制)樁、CFG樁、注漿、高壓灌漿、高壓旋噴樁等。這些方法是在隧道以外的土木工程中形成,并得到廣泛的應(yīng)用,但尚缺乏在隧道開(kāi)挖后洞內(nèi)處理實(shí)施的實(shí)例。濕陷性黃土隧道基底處理施工場(chǎng)地受隧道掌子面開(kāi)挖的影響和洞室的限制,斷面開(kāi)挖一斷面穩(wěn)定一基底加固一開(kāi)挖面支護(hù)之間在時(shí)間上和空間上的相互影響和干擾。濕陷性黃土隧道基底處理常用的方法有水泥擠密樁和樹(shù)根樁等。     水泥擠密樁是濕陷黃土隧道基底處理方法中比較常用的方法之一。濕陷性黃土由于其大孔隙性和欠壓密性而具有濕陷性。水泥擠密樁就是擊擠密消除其大孔隙進(jìn)而消除濕陷性,并對(duì)地基起一定的加筋作用。樁錘擴(kuò)成孔成樁的過(guò)程中,樁孔中原有土被強(qiáng)制性側(cè)向擠出,樁周一定范圍內(nèi)的土被壓縮、擾動(dòng)和重塑。針對(duì)道濕陷性黃土地段隧道施工的特點(diǎn):隧道內(nèi)施工作業(yè)面小、振動(dòng)對(duì)圍巖的影響要求有限等,對(duì)基底加固技術(shù)中擠密樁的樁身材料、擠密樁施工機(jī)械的選擇、樁間距的選擇需做一定優(yōu)化。通過(guò)優(yōu)化,確定適合黃土隧道基底濕陷性黃土加固處理的方法、措施、施工機(jī)械、施工工藝、設(shè)計(jì)參數(shù)、檢驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)。
    樹(shù)根樁是一種小型鉆孔灌注樁。它是利用鉆機(jī)鉆孔到設(shè)計(jì)深度,然后放入鋼筋籠、碎石和注漿管,再用壓力灌注水泥漿或水泥砂漿的辦法制成的鋼筋混凝土樁。布樁方式可采用垂直、傾斜設(shè)置,也可采用網(wǎng)狀如樹(shù)根狀布置,故稱為樹(shù)根樁。樹(shù)根樁憑借其承載力高,沉降量與擾動(dòng)范圍小,施工方便,合理等優(yōu)點(diǎn),在既有建筑物的修復(fù)和加層、古建筑的整修、地下鐵道穿越、橋梁工程等各類地基的處理與基礎(chǔ)加固,以及增強(qiáng)土坡或巖坡的穩(wěn)定性等工程中有著廣泛的應(yīng)用。近年來(lái),樹(shù)根樁在隧道基底的加固中開(kāi)始嘗試應(yīng)用,樹(shù)根樁施工技術(shù)可以在狹小的施工作業(yè)空間內(nèi)最大限度減少開(kāi)挖對(duì)隧道洞身地層的擾動(dòng)。 

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