鋼板樁對(duì)沿海地區(qū)礦山法隧道止水效果性能研究

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(jiàn)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(kāi)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(guó)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(jiàn)圖2），模型2采用旋噴樁結(jié)合鋼板樁進(jìn)行加固（見(jiàn)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(guò)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(kāi)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(kāi)挖，從洞內(nèi)開(kāi)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(guó)至今沒(méi)有制定正式的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

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

通過(guò)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(guò)快，漿液隨著水流方向流失，從隧道內(nèi)開(kāi)挖實(shí)際情況也可以看出基本沒(méi)有水泥成分，而中砂地層中無(wú)旋噴樁形成，這說(shuō)明砂層中水流速度過(guò)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(shuō)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(guò)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(kāi)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(guò)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(guò)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）