论述湿陷性黄土隧道基底加固方法

摘 要：由于黄土的土质疏松孔隙大，在隧道的建设中经常会出现湿陷性黄土结构，这种垂直的节理发育使得地基的承载力要远远小于普通的地基。在遇到水的侵蚀以及负荷较大的时候通常就会出现沉降。这样的基底是很难达到隧道建设要求的承载力。因此就需要通过一些加固措施对湿陷性黄土基底进行处理。文章对两种常用的加固措施进行了简单的介绍。分别是水泥挤密桩以及树根桩两种。

关键词：基底；湿陷性；黄土；隧道；加固措施

中图分类号：TD262.1+4 文献标识码：A

1 概述

具有湿陷性黄土这种特殊地质结构的隧道，在力学上的受重能力较差，因此基底在承载力上往往很难达到隧道所需要的结构承载力。在这样的基底上修建隧道往往会造成基底变形，这种变形不仅仅包括了压缩变形，同时还具有湿陷变形。加之周遭水环境发生改变，不牢固的基底必然会发生大规模的湿陷变形，使得隧道的衬砌结构遭到破坏，隧道发生环、纵向上的开裂现象，对隧道的运营产生威胁。因此对于此类隧道的建设环境的处理就成为了隧道建设领域需要进行重视的课题。风积沙以及湿陷性黄土一类的隧道建设环境必须对基底进行加固，这是非常具有现实意义的。并且隧道的基底在湿陷变形上不应以建筑物进行参照，而是应该根据黄土本身的性质所决定。因此为了隧道在运营和使用上的绝对安全，必须对具有此类地质缺陷特点的隧道基底进行必要的加固处理措施。

2 基本的处理原则

结合湿陷性黄土地区的地质特点以及黄土本身的性质，并将平时对类似基底处理的经验进行综合考虑，隧道基底在处理上应当遵循以下原则。首先，保护为主，内外兼顾，加固在后。黄土之所以会出现湿陷变形主要是因为水的作用，这里就需要考虑到对隧道的整体的排水系统以及防水系统做出良好的处理，之后再通过其他措施对地基的承载力进行提高。而处理的目的就是对土壤的工程性质进行改变，降低土壤的压缩性以及渗透性。通过对湿陷性进行控制达到加固基底的目的。加固方式可以是换土或者是增加紧密度从而对隧道的基底黄土进行加固，或者通过对基底具有的湿陷量进行全部的消除，或者只消除部分的湿陷量，通过对总的湿陷量进行降低，将其控制在规定的可承受范围内，以此防止因湿陷现象而出现的隧道病害。

对水进行严格的控制。湿陷性黄土隧道地基处理方案的设计，首先要考虑水对湿陷性黄土的影响，必须做好隧道工程的系统排水与防水问题；其次就是做好湿陷性黄土地基土的处理工作，增加地基承载力。对黄土而言，进行地基处理的目的是改善土的工程性质，减少土壤的渗透性，压缩性，控制湿陷性的发生。通过换土或加密等各种基底处理方法加固湿陷性黄土隧道基底，或者是消除隧道基底的全部湿陷量，使处理后的基底变为不具有湿陷性；或者是消除基底的部分湿陷量，减小原有基底的总湿陷量，控制下部未处理地层的湿陷量不超过规范规定的数值。

3 加固措施

多数湿陷性黄土隧道通过的地层为第四纪松散风积粉细砂和冲积黄土质粘砂土（新黄土），垂直节理发育，基底自重湿陷性黄土层很厚，地层承载力低，围岩条件非常差。隧道通过的这种风积粉细砂以及新黄土结构具有特定的结构特点，是一种垂直的节理发育，因此在隧道底部这种性质的黄土层厚度很厚。地基的承载能力基本上是无法满足隧道建设的需求的，围岩条件在类似地区非常的差。而铁道部关于隧道的设计规范中明确的规定了荷载结构的模型计算。规定中指出，通过对基底应当具有的承载力的计算即对底板所受到的压力的计算，得出实际在隧道的基底上所应当承受的承载力，并将此承载力和地基本身的承载力做比较。大多具有这种湿陷性的黄土地质的隧道，墙拱角以及仰拱区的地基本身的承载力无法满足隧道所需要的承载力。得出结论，现有地基无法满足隧道修建需要满足的条件的结论，必须对此区域的地基实施加固的处理措施。

我国在对于这种湿陷性的黄土地区的隧道建设工程中的地基处理技术是非常成熟的。由于我国西北部这种地区较多，因此在修建隧道时就会遇到类似难题，从而积累了较多的经验。在对于这种地基进行处理时，主要的方法就是：碾压、换填、强夯、动力/振动挤密桩、静力挤密（预制）桩、CFG桩、注浆、高压灌浆、高压旋喷桩等。这些方法是在隧道以外的土木工程中形成，并得到广泛的应用，但尚缺乏在隧道开挖后洞内处理实施的实例。湿陷性黄土隧道基底处理施工场地受隧道掌子面开挖的影响和洞室的限制，断面开挖一断面稳定一基底加固一开挖面支护之间在时间上和空间上的相互影响和干扰。湿陷性黄土隧道基底处理常用的方法有水泥挤密桩和树根桩等。

水泥挤密桩是湿陷黄土隧道基底处理方法中比较常用的方法之一。湿陷性黄土由于其大孔隙性和欠压密性而具有湿陷性。水泥挤密桩就是夯击挤密消除其大孔隙进而消除湿陷性，并对地基起一定的加筋作用。桩锤夯扩成孔成桩的过程中，桩孔中原有土被强制性侧向挤出，桩周一定范围内的土被压缩、扰动和重塑。断面开挖一断面稳定一基底加固一开挖面支护之间在时间上和空间上的相互影响和干扰。针对湿陷性黄土地段隧道施工的特点：隧道内施工作业面小、振动对围岩的影响要求有限等，对基底加固技术中挤密桩的桩身材料、挤密桩施工机械的选择、桩间距的选择需做一定优化。通过优化，确定适合黄土隧道基底湿陷性黄土加固处理的方法、措施、施工机械、施工工艺、设计参数、检验方法和标准。

树根桩是一种小型钻孔灌注桩。它是利用钻机钻孔到设计深度，然后放入钢筋笼、碎石和注浆管，再用压力灌注水泥浆或水泥砂浆的办法制成的钢筋混凝土桩。布桩方式可采用垂直、倾斜设置，也可采用网状如树根状布置，故称为树根桩。树根桩凭借其承载力高，沉降量与扰动范围小，施工方便，经济合理等优点，在既有建筑物的修复和加层、古建筑的整修、地下铁道穿越、桥梁工程等各类地基的处理与基础加固，以及增强土坡或岩坡的稳定性等工程中有着广泛的应用。近年来，树根桩在隧道基底的加固中开始尝试应用，树根桩施工技术可以在狭小的施工作业空间内最大限度减少开挖对隧道洞身地层的扰动。

结语

黄土的土质疏松孔隙大，在隧道的建设中经常会出现湿陷性的黄土，这种垂直的节理发育使得地基的承载力要小于普通的地基。在这样的基地上建隧道往往会造成基底变形，这种变形不仅仅包括了压缩变形同时还具有湿陷变形。加之周遭水环境发生改变不牢固的基底必然会发生大规模的湿陷变形，使得隧道的衬砌结构遭到破坏隧道发生环、纵向上的开裂现象，对隧道的运营产生威胁。因此对于此类隧道的建设环境的处理就成为了隧道建设领域需要进行重视的课题。必须对湿陷性黄土区域的地基实施加固处理措施。

参考文献

[1]李敏.如何对湿陷性黄土隧道的基底进行加固处理[J].工程建设，2010.

[2]方玉山.隧道工程的技术管理[J].建筑管理现代化，2005.

[3]建筑手册编写组，建筑施工手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.