濕陷性黃土地區(qū)鐵路橋梁施工風險研究

徐偉

（中鐵十二局集團第三工程有限公司 山西省太原市 030024）

0 前言

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，各行業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營水平有了進一步提升，對于鐵路橋梁施工企業(yè)而言提高施工效率，降低施工風險問題是提升企業(yè)競爭力的重要方式，在濕陷性黃土地區(qū)進行鐵路橋梁建設(shè)時所需面對的施工風險較大，如何有效規(guī)避濕陷性黃土地區(qū)的建設(shè)施工風險問題是現(xiàn)階段鐵路橋梁建設(shè)企業(yè)應(yīng)重點研究的課題。

1 濕陷性黃土地區(qū)鐵路橋梁施工風險問題

1.1 地基濕陷

由于濕陷性黃土土質(zhì)透水性強、孔隙多的特征對地面建筑施工項目的樁基建設(shè)帶來了一定的風險問題。在天然濕度下，濕陷性地區(qū)土壤能夠保有一定的強度，然而一旦濕度過高土壤的強度則會直線下降導致樁基的傾斜、沉降等問題出現(xiàn)，同時濕陷性黃土地區(qū)的濕陷變形較大，一旦出現(xiàn)濕陷則會造成土壤結(jié)構(gòu)不可逆的變形，通常而言濕陷性黃土地區(qū)的濕陷變形分為壓密變形、濕陷變形及固結(jié)變形三個階段，任何階段的變形都會對施工產(chǎn)生巨大影響，控制施工過程中的濕度和防水措施才能有效避免地基的濕陷沉降。

1.2 隧道變形

通常而言，隧道會受到側(cè)向壓力和垂直壓力需要依靠隧道周圍天然的巖石結(jié)構(gòu)進行支撐，但在濕陷性黃土地區(qū)的隧道施工項目中，雖然隧道上方受到的壓力較小但側(cè)向壓力較大會使得隧道口產(chǎn)生一定的變形。另一方面，在隧道施工過程中由于黃土巖石層雜碎石塊較多，當掌子面推進時產(chǎn)生的碎石會極大的阻礙工程的建設(shè)效率，開挖進尺過大還會出現(xiàn)隧道變形塌方的情況，同時在黃土隧道施工建造過程中還應(yīng)時刻監(jiān)測洞頂?shù)淖兓闆r，這使得隧道工程的施工的工序增多項目施工變得更加復雜。

1.3 樁基不牢固

在濕陷性黃土中如果遭受水分浸潤則會導致樁基發(fā)生側(cè)位移和沉降變化，疏松的土壤與樁基產(chǎn)生的反向摩擦不僅增大了樁基豎向載荷，減小樁基承重范圍，同時在樁基的偏移下原有地樁孔洞會加大樁基的牢固性無法得到保障。在土壤負摩擦和樁基孔洞間隙增大的影響下鐵路橋梁施工項目變得更為困難，樁基不牢固對施工建設(shè)項目帶來的風險問題通過對土壤環(huán)境進行改良可以得到一定程度的改善，但改良土壤環(huán)境使施工區(qū)域的濕陷性黃土結(jié)構(gòu)發(fā)生變化需要投入更多的成本及耗費更多的工時，并且改良土層并不能有效降低土壤對樁基產(chǎn)生的負摩擦，濕陷性黃土地區(qū)樁基承載力低的問題仍然無法得到有效解決。

2 工程案例分析

2.1 工程概況

某客運專線路線鐵路橋梁地處黃土丘陵地區(qū)，地勢起伏較大，其中一座全長826m，橋位與河流斜交30度六級航道要求，橋跨采用5～30m簡支梁和（40+60×2+40）m預應(yīng)力連續(xù)混凝土梁，采用雙壁鋼圍堰。起點樁號為K2+680.000，終點樁號為K3+506.000，共28跨。工程區(qū)域土質(zhì)狀況見表1。

該地區(qū)10～25m黃土狀粉土地層濕陷程度屬于中等～強烈，屬于自重濕陷性黃土，等級為Ⅳ（很嚴重），其施工環(huán)境較為復雜、技術(shù)要求較高。在工程實際中，必須具備高度的風險管理意識，做好風險識別、評價與應(yīng)對工作。采取了相應(yīng)的施工風險識別流程，從收集鐵路橋梁項目相關(guān)資料，到分析潛在風險因素，開展施工風險分類，列出鐵路橋梁施工重大風險源清單。

表1 工程區(qū)域土質(zhì)狀況

2.2 濕陷性黃土地區(qū)鐵路橋梁施工措施

面對濕陷性黃土地區(qū)鐵路橋梁施工項目中存在的風險問題主要是從風險問題避讓和風險問題緩解兩種方式進行處理。在風險問題避讓上主要是采用合理有效的施工管理控制方法，提高施工人員的建設(shè)水平和質(zhì)量，使施工建設(shè)項目能夠準確按照設(shè)計規(guī)范要求進行施工建設(shè)。在風險問題緩解上則是對現(xiàn)有的鐵路橋梁施工技術(shù)進行優(yōu)化改進，使施工方法更能貼合濕陷性黃土地區(qū)的項目施工。

2.2.1 調(diào)整泥漿制備

在濕陷性黃土地區(qū)30m以下的濕孔深孔鉆探作業(yè)中一般采用泥漿護壁法來提升鉆孔的質(zhì)量避免土壤結(jié)構(gòu)問題對施工項目帶來的塌陷影響。而泥漿護壁法對于泥漿的制備不僅需要滿足防止鉆孔塌陷的質(zhì)量保障，還需要避免泥漿黏稠對鉆孔造成的堵塞問題，泥漿制備的比例需要根據(jù)建設(shè)項目的實際要求進行調(diào)整確定，在配置過程中需要添加一定的純堿和纖維素避免泥漿黏稠度過高使得泥漿參數(shù)滿足鉆孔的質(zhì)量要求的同時為正常的鉆孔挖掘工作提供便利。

2.2.2 流砂層施工工藝

在濕陷性黃土地區(qū)的施工建設(shè)項目中，流砂層往往會對正常施工造成一定限制作用只有通過改良施工工藝才能使得鐵路橋梁施工更加高效。根據(jù)實際的黃土地質(zhì)情況在旋挖機鉆進過程中填充一定的黏土、卵石等提高流砂層的土壤質(zhì)量。在完成旋挖鉆進作業(yè)后應(yīng)對終孔進行全面的質(zhì)量檢測，并展開多次清理作業(yè)一方面是為了避免鉆進過程中流砂層砂石對后期的建設(shè)作業(yè)產(chǎn)生影響，另一方面則是為了提高泥漿護壁的質(zhì)量避免細小砂石破壞泥漿原有的配置比例，在檢測過程中也應(yīng)對pH值低的泥漿中加入一定的純堿來使pH值獲得提升達到流砂層水化作用。流砂層的施工工藝改善可以提高鉆井的質(zhì)量，也能提高隧道的承載力。

2.2.3 風險評價

濕陷性黃土地區(qū)的鐵路橋梁施工工作的有效開展需要依靠現(xiàn)場管理控制人員風險評價工作的科學開展來實現(xiàn)。決策樹法是一種較為科學的風險評價方法，可以通過列舉濕陷性黃土地區(qū)建設(shè)項目中的風險點并通過損益值計算來合理預測風險事件發(fā)生的概率，進而做好預先的防范規(guī)避措施。風險評價工作還應(yīng)圍繞著鐵路橋梁施工項目內(nèi)容開展，對每項施工展開追蹤調(diào)查規(guī)范化施工人員的操作，做好每一項目的施工評價從而使建筑工程項目的質(zhì)量得到可靠保障。風險評價工作更要求管理人員在建設(shè)項目中的全程參與，通過對建設(shè)項目的精細化管理才能保障鐵路橋梁的建設(shè)質(zhì)量。

3 總結(jié)

綜上所述，濕陷性黃土地區(qū)鐵路橋梁的施工風險主要是由于濕陷性土壤環(huán)境疏松，受水沉降所導致的。確保濕陷性黃土地區(qū)中施工項目的地基牢固，應(yīng)采取更為科學的泥漿制備比例、更為先進的施工工藝及風險評價方法進行規(guī)避和緩解風險。