湿陷性黄土地区铁路隧道施工中的技术问题

湿陷性黄土地区铁路隧道施工中的技术问题

张银涛

铜川市天然气有限公司铜陕西省铜川市 727031

摘要：路基是保障路面质量的重要条件，其施工质量对土木工程和交通行业具有极大影响。其中，湿陷性黄土路基一旦受水浸湿后，路基的结构会迅速被破坏，产生明显的变形，存在很大的安全隐患，极易出现路基土体坍塌的现象，引起沉降事故的发生，严重危害广大人民群众的生命财产安全，因此针对湿陷性黄土路基必须采用灰土换填处理。

关键词：湿陷性黄土地区；铁路隧道；施工技术

引言

湿陷性黄土指的是黄土遇到水之后，将会改变黄土结构，发生下沉等情况，如果公路地基处于黄土地区，将会受到地下水和雨水的影响，遇水之后黄土开始沉降，因此影响到公路路基施工，引发路基变形等问题，导致公路的平整度及实体质量因此受到影响，在这种土质上修建公路，将会增加工程施工的难度，同时还会减少公路工程使用年限。因此施工单位需要保证湿陷性黄土地区路基施工，保障整体施工质量，降低湿陷性黄土的负面影响。

1湿陷性黄土及其危害

黄土是陆地上的黄色粉砂质土堆积物，主要分布于北半球中纬度的半干旱以及干旱地区，在我国的分布相对较广，总分布面积约为64万平方千米，在浸水之后，存在湿陷性特征，被称为湿陷性黄土。湿陷性黄土会在自身重压力以及附加压力等力的共同作用之下，而出现急剧附加下沉的状况，而此种现象被称为湿陷。湿陷变形和压缩变形并不相同，压缩变形一般是因为施加荷载而产生的，会随着时间的增加而出现逐渐稳定的趋势。但失陷性黄土存在着变形量较大的特征，其变形量是正常压缩变形的几倍到十几倍左右，且发生速度较快，会在受到水分浸湿的1小时到3小时之间，便开始出现湿陷现象。通常1到2天之间的湿陷变形量能够达到25厘米左右，会使建筑物建设或使用受到严重破坏。湿陷性黄土的变形指标主要以湿陷系数为主，其是单位厚度土样在自重压力或附加压力等共同作用之下，浸水所产生的湿陷量，会将黄土对于水的敏感程度直接反映出来。如果湿陷系数数值相对较大，表明受水浸湿之后湿陷量逐渐变大。鉴于湿陷性黄土所存在的危害，对其基础展开合理处理显得极为重要。

2处理湿陷性黄土路基的作用

众所周知，路基承载力与基础下土层的抗剪强度有关，因此用抗剪强度更高的灰土来代替软弱的湿陷性黄土，能够有效提高路基的承载力，防止路基受到破坏。其次，通常路基浅层的沉降量占总沉降量的比例较大，因此用灰土来代替路基浅层的湿陷性黄土土层，能够有效减少上部的沉降量。并且，因为灰土垫层对应力有一定的扩散作用，因此灰土换填处理湿陷性黄土路基可以有效减小下卧层土上的压力，同时相应减少下卧层土的沉降量。除此之外，通过灰土换填处理还可以有效加速湿陷性黄土土层的排水固结。除了灰土换填工艺外，还可通过消除湿陷性黄土之间的孔隙率，减小或者消除湿陷性，以达到下层路基的固结效果，通常在荷载的作用下，湿陷性黄土路基中的水因含水率较大，通过孔隙渗透，使基底下的黄土难以固结，从而形成比较大的孔隙水压力，降低路基的强度，甚至会造成路基塑性破坏。而透过特殊路基处理，灰土换填或者消除湿陷性后，灰土垫层可以作为隔水面，加速土层的固结和提高其强度，有效防止路基土塑性破坏。

3湿陷性黄土地区铁路隧道施工中的技术要点

3.1黄土勘察和评价　

　黄土工程性质受所处地貌和成因影响较大，即使距离很近的2个黄土场地湿陷性也可能存在明显差异，对湿陷性黄土的勘察应综合采用满足规范要求的地质调查、钻探和取样试验相结合的方法进行，同时每个地貌单元必须设置一定数量的探井，取原状样通过相关室内试验进行评价和验证。

3.2优化施工组织，尽可能缩短围岩封闭成环的时间，促使仰拱、二衬紧

跟湿陷性黄土隧道施工中，往往由于局部土体含水率加大，导致掌子面与基底呈软塑流塑状，基础泡软后出现滑塌，相继掌子面与拱顶出现崩塌等现象。在经过偏压、浅埋或土层明显变化段时，也容易出现大的变形。此时，除了同时对支护进行加强外，较为有效的办法是创造条件促进仰拱与二衬紧跟，从而确保前台可安全推进。而要促进仰拱二衬的施工，洞内各工序的施工组织，都需要做到以最少的衔接和最高的工效来缩短整个循环的时间。主要措施包括：改全幅旋喷桩施工为半幅施工、半幅通行，确定的最经济适宜的旋喷桩施工区段长度，选用了先进的自行式履带高压旋喷桩机；在穿越软弱区段时，改１２ｍ长的常规台车为９ｍ台车（施工环境更恶劣的，台车长度宜为６ｍ），且必须为钢筋与挂布（防水板）二合一台车；创造条件确保施工的连续性，尽可能不出现停滞不前或时进时停等。

3.3重锤夯实施工工艺

进行重锤夯实施工在路基开始加固前，坑、槽底面标高需要比设计标高再高一些，夯击施工需要严格按照起重机位置分段进行，每段范围均以起重机臂作用半径为准，每段夯击施工必须是一段施工完毕后，才能进入下段夯击，不能交叉夯击。当遇到基底标高不一样的情况，施工人员需要先按基础浅的标高挖掘，将其夯实后，再将深基础部分加深并夯实，以免在夯打过程中这两部分的相交处发生坍塌现象。并且，在夯打过程中，施工人员需要保证落距正确，落锤平稳。另外，重锤夯实施工在10～15m以内往往影响较大，因此需要采取一定的防护措施。倘若夯坑超过预留厚度，并且在标高之下，施工人员应及时停止夯击，在坑内换填灰土后再进行重锤夯实施工，夯实效果应按照最后两击沉落差和累积沉降量实现“双控”。

3.4灰土挤密桩法

灰土挤密桩法最适合用来处理超出地下水位的湿陷性黄土路基，平面上以正三角形形式布置，灰土桩直径40cm、间距为1m、桩长5～10m、桩体采用10%石灰土（质量比）、桩顶设置40cm的10%石灰土垫层，桩体不允许含有机物、土颗粒不得大于15mm，石灰采用新鲜消石灰、其颗粒不得大于5mm。灰土挤密桩建议采用沉管灰土桩法（管内投料震动密实法）冲击成孔法施工，使土体向桩孔周围挤密；向孔内填料前，孔底必须夯实，回填夯实时、单点夯击能不得小于20KM.m，分层填料厚度不得大于35cm，压实度不小于97%，夯填时尽可能打一孔填一孔、打孔时采用间隔打法，施工顺序应为先外排后里排，隔排隔桩跳打。灰土挤密桩桩孔中心点位置不应超过桩距设计值的5%，桩径垂直度偏差不应大于1.5%。

结束语

目前湿陷性黄土地基处理技术较成熟，处理方法较多，在施工前、施工中要根据黄土的湿陷类型、地质特征、黄土场地厚度，核对图纸处理方法并组织施工。在处理过程中，施工单位要加强组织管理，强化过程管理，抓好施工质量；监理要按照控制措施和控制要点，严格验收，把好质量关，只有各方共同用力，才能彻底杜绝湿陷性对路基造成的危害。

参考文献

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