城市軌道交通隧道施工中的軟土地層處理技術(shù)

【摘要】城市軌道交通隧道施工中，軟土地層是施工過程中最容易遇到的地質(zhì)問題之一，也是影響施工安全和質(zhì)量的主要因素之一。本文綜述了傳統(tǒng)和新型軟土地層處理技術(shù)，重點(diǎn)研究了土釘墻、樁柱加固、噴漿加固以及地鐵盾構(gòu)隧道施工中的軟土地層處理技術(shù)，并分析了它們的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用效果。研究結(jié)果表明，不同的軟土地層處理技術(shù)可以根據(jù)具體情況選擇使用，可以有效地提高施工質(zhì)量和安全性。

【關(guān)鍵詞】城市軌道交通；隧道施工；軟土地層

【DOI編碼】10.3969/j.issn.1674-4977.2023.06.032

Soft Soil Stratum Treatment Technology in Urban Rail Transit Tunnel Construction

CHAI Quancheng

（China Water Conservancy and Hydropower Seventh Engineering Bureau

Chengdu Hydropower Construction Engineering Co.， Ltd.， Chengdu 611130， China）

Abstract： In the construction of urban rail transit tunnel， soft soil stratum is one of the most easily encountered geological problems in the construction process， and it is also one of the main factors affecting the construction safety and quality. This paper summarizes the traditional and new soft soil stratum treatment technologies， focusing on soil nailing wall， pile column reinforcement， shotcrete reinforcement and soft soil stratum treatment technologies in subway shield tunnel construction， and analyzes their advantages and disadvantages and application effects. The research results show that different soft soil stratum treatment technologies can be selected and used according to specific conditions， which can effectively improve the construction quality and safety.

Key words： urban rail transit； tunnel construction； soft soil stratum

城市軌道交通是現(xiàn)代城市交通運(yùn)輸體系中重要的組成部分，隧道是城市軌道交通建設(shè)的核心部分。然而，城市軌道交通隧道施工中，軟土地層是常見的地質(zhì)問題之一，它會嚴(yán)重影響隧道施工的安全性和質(zhì)量，甚至引發(fā)嚴(yán)重的工程事故。因此，研究城市軌道交通隧道施工中的軟土地層處理技術(shù)，對于提高隧道施工的安全性和質(zhì)量具有重要的意義。

1.1軟土地層的特點(diǎn)和分類

軟土地層是指含有大量水分和較少固體顆粒的土層，通常具有一定的壓縮性、強(qiáng)度低、易發(fā)生流變性和滲透性等特點(diǎn)。根據(jù)軟土的來源和特性，可以將其分為天然軟土和人工填筑軟土兩類。

1.2軟土地層的力學(xué)性質(zhì)及其影響因素

軟土地層的力學(xué)性質(zhì)受到多種因素的影響，主要包括土層的含水量、土層的壓縮性、土層的強(qiáng)度、土層的黏聚力和土顆粒之間的內(nèi)摩擦力等。在隧道施工過程中，軟土地層的變形和力學(xué)性質(zhì)的變化會對隧道的穩(wěn)定性和安全性產(chǎn)生重要影響。

1.3城市軌道交通隧道施工對軟土地層的影響

隧道施工對軟土地層會產(chǎn)生一定的影響，主要表現(xiàn)為土體壓實(shí)、土體變形、孔隙水壓力變化等。在隧道施工過程中，軟土地層的變化可能會引發(fā)地面塌陷、隧道變形等安全問題。

1）土體壓實(shí)：隧道施工需要在地下開挖，對周圍的土體產(chǎn)生一定的側(cè)向和豎向壓力，從而引起土體壓實(shí)。特別是在軟土地層中，土體本身比較松散，容易受到擠壓，施工過程中需要控制土體的變形，以保證隧道的穩(wěn)定性。

2）土體變形：隧道施工中，土體受到的應(yīng)力和變形會導(dǎo)致土體的變形和沉降，從而影響地表的穩(wěn)定性。

3）孔隙水壓力變化：隧道施工中，土體中的孔隙水壓力會發(fā)生變化，從而影響地下水位和地下水流。在軟土地層中，孔隙水壓力對土體的穩(wěn)定性和承載力具有重要的影響，需要對孔隙水壓力進(jìn)行監(jiān)測和控制。

4）安全問題：隧道施工過程中，軟土地層的變化可能會引發(fā)地面塌陷、隧道變形等安全問題，對地下管線和周圍建筑物也會產(chǎn)生一定的影響。

2.1傳統(tǒng)軟土地層處理技術(shù)

傳統(tǒng)軟土地層處理技術(shù)主要包括挖土加固、土釘墻加固和灌漿加固等。這些技術(shù)在實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用，但存在一定的缺陷，如施工時(shí)間長、成本高等問題。

2.2新型軟土地層處理技術(shù)

新型軟土地層處理技術(shù)包括樁柱加固、高壓水射流加固和地下凍結(jié)加固等。這些技術(shù)具有施工時(shí)間短、成本低、施工效果好等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前軟土地層處理技術(shù)的研究熱點(diǎn)。

2.3相關(guān)工法的優(yōu)缺點(diǎn)分析

傳統(tǒng)軟土地層處理技術(shù)施工周期長、成本高、效果不穩(wěn)定；新型軟土地層處理技術(shù)施工時(shí)間短、成本低、效果穩(wěn)定。不同的處理技術(shù)可以根據(jù)具體情況選擇使用，見表1。

3.1土釘墻技術(shù)在軟土地層中的應(yīng)用

土釘墻是通過在土壤中插入鋼筋或鋼筋混凝土制成的釘桿，將其與墻體組成一定的夾角固定在軟土地層中，形成一個(gè)具有一定抗剪和抗拔強(qiáng)度的支撐結(jié)構(gòu)。土釘墻的主要作用是增強(qiáng)軟土地層的整體穩(wěn)定性和抗剪強(qiáng)度，同時(shí)也能夠減小軟土地層的變形和沉降。在隧道施工中，土釘墻還能夠控制地下水位，提高施工的安全性和穩(wěn)定性。

土釘墻的施工過程一般分為三個(gè)步驟：預(yù)處理、土釘布置和噴涂混凝土。

首先進(jìn)行預(yù)處理，包括軟土地層的開挖、清理和加固等，以保證軟土地層的整體穩(wěn)定性。然后根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在軟土地層中布置鋼筋或鋼筋混凝土制成的土釘，將其與墻體固定在一起，并進(jìn)行墻體的加固。最后在土釘墻的表面噴涂混凝土，以提高墻體的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

土釘墻作為一種傳統(tǒng)的軟土地層處理技術(shù)，在城市軌道交通隧道施工中得到了廣泛的應(yīng)用。通過加固軟土地層，土釘墻能夠提高軟土地層的整體穩(wěn)定性和抗剪強(qiáng)度，同時(shí)也能夠減小軟土地層的變形和沉降。在隧道施工中，土釘墻還能夠控制地下水位，提高施工的安全性和穩(wěn)定性。

3.2樁柱加固技術(shù)在軟土地層中的應(yīng)用

樁柱加固技術(shù)是一種較新型的軟土地層處理技術(shù)，主要包括鋼筋混凝土樁、復(fù)合地基樁、灌注樁、螺旋樁、巖石填充樁、攪拌樁等多種形式。在隧道施工中，樁柱加固技術(shù)能夠增加軟土地層的承載能力和抗剪強(qiáng)度，減小軟土地層的變形和沉降，提高隧道施工的安全性和穩(wěn)定性。

樁柱加固技術(shù)的施工過程中，需要先進(jìn)行土體的鉆孔、振動、壓實(shí)等處理，然后再進(jìn)行鋼筋混凝土澆筑、灌漿加固等工序。與土釘墻相比，樁柱加固技術(shù)具有抗側(cè)壓性能較強(qiáng)、承載能力更高、整體穩(wěn)定性更好等優(yōu)點(diǎn)，但施工周期較長，成本也相對較高。

樁柱加固技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用案例比較多，例如廣州地鐵2號線的花地灣站、深圳地鐵7號線的大鏟嶺站等都采用了樁柱加固技術(shù)。此外，近年來隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，樁柱加固技術(shù)也逐漸形成了多樣化和高效化的施工形式，例如現(xiàn)澆樁、預(yù)制樁、螺旋樁和攪拌樁等，能夠滿足不同地質(zhì)條件下的需求。

3.3噴漿加固技術(shù)在軟土地層中的應(yīng)用

噴漿加固技術(shù)是一種常見的軟土地層處理技術(shù)，可以通過噴射高壓漿料來提高軟土地層的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。噴漿加固技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于無需大量挖土，可以大大減少施工對周圍環(huán)境的影響，同時(shí)還可以控制地下水位和減少地表沉降。在城市軌道交通隧道施工中，噴漿加固技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。

噴漿加固技術(shù)的施工過程包括漿液的調(diào)配、高壓噴射和養(yǎng)護(hù)三個(gè)階段。在調(diào)配漿液時(shí)，需要根據(jù)軟土地層的特性選擇適當(dāng)?shù)牟牧?，并根?jù)實(shí)際需要進(jìn)行加固深度和漿液比例的調(diào)整。在噴射過程中，需要使用高壓泵將漿液噴射到軟土地層中，形成一定厚度的加固層。在養(yǎng)護(hù)階段，需要對加固層進(jìn)行一定的養(yǎng)護(hù)，使其達(dá)到預(yù)期的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

噴漿加固技術(shù)的施工效果受到多種因素的影響，如漿液配合比、施工壓力、噴射時(shí)間等。在實(shí)際應(yīng)用中，由于軟土地層的性質(zhì)不同，施工效果也會有所差異。因此，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。

噴漿加固技術(shù)的應(yīng)用也存在一定的局限性。首先，噴漿加固需要使用高壓泵和其他設(shè)備，施工成本較高。其次，噴漿加固技術(shù)存在噴漿量控制難度大、施工效果不穩(wěn)定等問題，需要經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師進(jìn)行技術(shù)掌握和施工管理。

3.4地鐵盾構(gòu)隧道施工中軟土地層的處理技術(shù)

地鐵盾構(gòu)隧道施工中需要處理軟土地層，常用的處理技術(shù)包括土釘墻、樁柱加固和噴漿加固等。不同的軟土地層處理技術(shù)可以根據(jù)地質(zhì)條件和施工要求靈活選擇，以保證隧道施工的安全性和穩(wěn)定性。

3.4.1土釘墻技術(shù)在地鐵盾構(gòu)隧道施工中的應(yīng)用

土釘墻技術(shù)在地鐵盾構(gòu)隧道施工中的應(yīng)用范圍比較廣泛，主要用于軟土地層的加固和支護(hù)。土釘墻加固后的軟土地層能夠提高地層的整體穩(wěn)定性和抗剪強(qiáng)度，同時(shí)還可以控制地下水位，減少地表沉降。在施工過程中，需要注意土釘墻的穩(wěn)定性和剛度，以防止墻體變形和開裂等問題。

3.4.2樁柱加固技術(shù)在地鐵盾構(gòu)隧道施工中的應(yīng)用

樁柱加固技術(shù)在地鐵盾構(gòu)隧道施工中也有一定的應(yīng)用。該技術(shù)主要是通過鉆孔成孔，灌注灰漿或水泥混凝土，形成一定間距的樁柱體，來提高軟土地層的承載力和穩(wěn)定性。樁柱加固技術(shù)相對于土釘墻技術(shù)具有更大的抗側(cè)力和抗拉力，適用于一些地層條件較為復(fù)雜的地區(qū)。

3.4.3噴漿加固技術(shù)在地鐵盾構(gòu)隧道施工中的應(yīng)用

噴漿加固技術(shù)在地鐵盾構(gòu)隧道施工中也有應(yīng)用，但需要注意噴漿量的控制和施工效果的穩(wěn)定性。噴漿加固技術(shù)可以通過噴射高壓漿料來加固軟土地層，提高地層的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，同時(shí)還可以控制地下水位和減少地表沉降。但是，噴漿加固技術(shù)的施工效果容易受到地質(zhì)條件和施工環(huán)境的影響，需要仔細(xì)評估和預(yù)測施工效果。

城市軌道交通隧道施工中的軟土地層處理技術(shù)研究是一個(gè)復(fù)雜而又實(shí)用的問題，需要綜合考慮地質(zhì)條件、施工要求和技術(shù)效果等因素，靈活選擇相應(yīng)的處理技術(shù)。傳統(tǒng)的土釘墻、樁柱加固和噴漿加固等技術(shù)在軟土地層處理中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，并在實(shí)踐中逐步完善和優(yōu)化。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，相信城市軌道交通隧道施工中的軟土地層處理技術(shù)將會得到更好的應(yīng)用和發(fā)展。

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【作者簡介】

柴全成，男，1987年出生，工程師、經(jīng)濟(jì)師，學(xué)士，研究方向?yàn)榈罔F高架橋、車站施工。

（編輯：于淼）