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        鋼板樁對(duì)沿海地區(qū)礦山法隧道止水效果性能研究

        2019-10-21 21:23:07田暢
        名城繪 2019年6期
        關(guān)鍵詞:鋼板樁高壓旋噴樁

        田暢

        摘要:對(duì)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(xì)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(jù)工程案例分析,采用了鋼板樁結(jié)合高壓旋噴樁進(jìn)行加固的方法,認(rèn)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(zhì)量。

        關(guān)鍵詞:鋼板樁;高壓旋噴樁;淺埋暗挖

        1工程概況

        某市輕軌區(qū)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(nèi)6級(jí)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(qiáng)風(fēng)化巖層、砂質(zhì)粘性土地層,強(qiáng)風(fēng)化巖層呈堅(jiān)硬土狀,遇水軟化崩解,地質(zhì)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(mào)區(qū)主干道上,沿線多管線,隧道下臺(tái)階為中風(fēng)化巖石,上臺(tái)階為中粗砂、淤泥質(zhì)地層,爆破開挖后上臺(tái)階自穩(wěn)能力差,易出現(xiàn)流砂、塌方、涌水等不良地質(zhì)情況。針對(duì)這些情況擬采用垂直地面旋噴加固的方法進(jìn)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(xiàn)場(chǎng)依舊發(fā)生。遂改為鋼板樁配合旋噴樁進(jìn)行拱頂加固,鋼板樁支護(hù)剛度小,施工簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)。目前國內(nèi)隧道支護(hù)多為超前小導(dǎo)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(yàn)?zāi)P?/p>

        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(cè)設(shè)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(shè)置水位觀察井,間距5m。為驗(yàn)證鋼板樁的作用設(shè)置兩種模型,模型1僅采用咬合旋噴樁進(jìn)行加固(見圖2),模型2采用旋噴樁結(jié)合鋼板樁進(jìn)行加固(見圖3),平行隧道方向設(shè)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(guī)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(xiàn)兩次低潮兩次高潮,正因潮汐作用加速了砂層地質(zhì)中水流速度,旋噴樁在飽和水的砂層中不易成樁,在對(duì)其進(jìn)行原因解析后,提出了施工改進(jìn)措施,解決了項(xiàng)目中類似地質(zhì)條件的施工難題,保證了成樁質(zhì)量,取得良好的止水效果,削減了飽水砂層滲流對(duì)基坑開挖的影響。此外沿海地區(qū)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(dòng),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(jié),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(nèi)開挖情況也證明了地下水明顯減小。

        3試驗(yàn)結(jié)果及分析

        為了確定合理的水泥摻量和施工方法,必須進(jìn)行室內(nèi)配合比試驗(yàn),對(duì)于泥土我國至今沒有制定正式的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

        通過取芯及水位觀察井得到兩種模型28d各地層無側(cè)限抗壓強(qiáng)度(見表1)及水位變化相關(guān)數(shù)據(jù)(見表2)

        通過表1中模型1相關(guān)數(shù)據(jù)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(nèi)開挖實(shí)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(jié)。模型2相關(guān)數(shù)據(jù)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(qiáng)度最高,淤泥層中強(qiáng)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(kuò)散,淤泥質(zhì)自身具有高密度速凝早強(qiáng)及收縮性,不透水性旋噴漿液,不容易在淤泥層中擴(kuò)散,故不易成樁。

        4總結(jié)

        本文通過實(shí)際案例分析得出鋼板樁結(jié)合旋噴樁止水方式對(duì)地基軟弱、地下水位高開挖工程具有實(shí)用性,其適用于防水、沿海地區(qū)水下工程、趕工期以及搶險(xiǎn)工程中。鋼板樁在實(shí)際受力,可以減弱了水流速度,有效阻斷了周圍地下水流動(dòng),削減了沿海地區(qū)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(yīng)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(zhì)地層擴(kuò)散,高密度淤泥質(zhì)土中不易成樁。為了直觀檢查是否能滿足使用要求,首先應(yīng)進(jìn)行地面試噴,旋噴樁施工時(shí),隨著注漿管的旋轉(zhuǎn)和提升形成圓柱體樁體,漿與土體經(jīng)過一系列的物理化學(xué)反應(yīng),固結(jié)成樁,從而達(dá)到支護(hù)、止水的作用。

        (作者單位:中鐵十六局集團(tuán)有限公司)

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