隧道中软土地基危害以及处理方法

发表时间:2021/5/26   来源:《建筑实践》2021年第5期   作者: 张妍
[导读] 隧道工程建设是交通项目施工中较为复杂的一项工作

        张妍
        北京城建道桥建设集团有限公司   北京 100000
        摘要:隧道工程建设是交通项目施工中较为复杂的一项工作,由于隧道工程所处环境复杂,对周边影响较大,对基础稳定性要求高。文章通过对软土地基土壤性质进行分析,探讨软土地基危害并提出相应的处理措施。
        关键词:隧道工程;软土地基;地基危害;地基处理
        引言
        软土地基本身存在的含水率以及压缩性较高,再加上其强度较弱,渗透能力不强,致使在达到一定程度之下会导致变形,因此软质土层不能像一般的土体可以直接作为地基,必须要对其进行一定的优化以及性能的改善,进而才能降低沉降或者变形问题发生的风险。当隧道路面出现裂缝或者更为严重的破坏现象时,这主要是由于路基导致的,所以在进行施工的过程之中要对软土地基进行相应的处理,只有这样才能在根本上确保隧道的质量,从而在最大限度上推动公隧道梁施工的有序进行。
        1软土地基的土壤性质
        软土地基的土壤疏松薄弱,在雨水的冲刷下很可能会发生下沉问题,这样的隧道基础,会严重影响隧道的稳定性。当软土地基沉降时,地基会明显变形,在严重的情况下,隧道的结构将崩溃,导致行人安全受到威胁。另外,由于隧道本身的重量较大,若地基的承载能力不是很强,并且如果多年被车辆压碎,则地基的沉降速度将加快。如果不及时处理,路面会开裂或出现其他情况,导致隧道无法正常工作。
        2隧道中软土地基危害分析
        2.1路面沉降问题
        方面软土地基在施工过程中与施工材料混合导致土地结构不稳定,降低使用效果形成的现实问题,另一方面是压实程度不足,再加上内部含水量高,透水性差的因素,整体工程路面质量降低。路面硬化问题在某种意义上是不能在施工中完全避免的,只能通过优化设计和技术应用来降低损失,杜绝质量问题,最大限度提升使用寿命。另外,路面沉降问题是软土地基最常见的现实问题,而软土地基由于土地特性,引起路面沉降的影响因素广泛且复杂,通常是一些连带反应造成路面沉降或塌陷问题。锥坡不均匀下沉、路堤滑坡、高填土的推力作用、排水固结成效有限等,都会对周边或其他强度低、灵敏性高的软土地基产生负面影响。探讨软土地基对隧道工程施工中的地基沉降问题的影响,要考虑到沉降规律、速度及时长,根据实际状况进行综合考量,优化处理技术。
        2.2稳定性下降
        根据软土地基的性质,可以看出,软土地基的土壤含水量高,可压缩性高,这极大地影响了隧道的建设。在隧道的建设中,除非仔细处理,否则,地基施工水平会降低,最终会影响隧道的总体建设。在严重的情况下,隧道的安全风险增加,给后续的施工造成很大的影响。此外,由于软土地基的影响,隧道施工结构的稳定性逐渐下降。
        2.3地下水影响
        对于隧道隧道路基病害来说,地下水对路基的稳定性造成较大影响,在路基病害问题中,大部分都是受到地下水的腐蚀形成的。所以,在具体施工过程中,应注重地面、路面、地下的排水工作。通常来讲,进行隧道排水设计其目的是排出基岩裂隙水和路面水,其中对基岩裂隙水可以通过中心排水沟的方式排出,同时还可对电缆沟进行一沟两用,为将路面水引到电缆沟底部排出洞外,应在沟帮对出水口进行预留。一般情况下,隧道内部较少出现路面水发育的情况,大多数因素都是衬砌开裂形成的渗水现象,或者货车外排的刹车水、洒水车排出的清洁用水等。因此,在设计环节,应对路面的便捷和养护性进行考虑。


        3隧道工程软土地基处理技术的应用
        3.1水泥土搅拌桩
        水泥土搅拌桩复合地基主要利用水泥与软黏土中的水产生水介质和水化反应,作为反应的结果,软土中大量的游离水被吸收到结晶水中并固结,从而形成具有一定强度的桩。水泥土搅拌桩是目前最常用的软弱地基处理的方法,对软土地基的加强起着非常重要的作用。水泥黏土的固化过程与混凝土硬化过程不同。在水泥土的固化过程中,水泥由于用量较小而被黏土包围,水泥土的固化缓慢且强度低,并且随着水含量的变化而变化。而混凝土的硬化作用主要由沙子和砾石组成。混凝土硬化是骨料在水和水泥的水化作用下的固化,由于水泥用量大,固化速度快,有效提高混凝土的凝结速度,完成混凝土中砂石与水泥的结合及硬化,保证混凝土强度。水泥土搅拌桩施工流程为:桩位放样→钻机就位→检验、调整钻机→正循环钻进至设计深度→打开注浆泵→反循环提钻并喷水泥浆→至工作基准面→重复搅拌下钻并喷水泥浆至设计深度→反循环提钻至地表→成桩结束→施工下一根桩。
        3.2强夯法
        所谓的强夯法就是动力固结法,此方法本质上就是用过不间断地打击实土体来进一步提高软土地基的承载力,有效提高地基的强度,减小地基的压缩性。强夯法主要是利用15吨以上的物体通过自由落体运动来打击土体,达到隧道建设的要求。强夯法是被一位法国的工程师于20世纪所提出,起初在使用强夯法的时候局限性较大,使用在砂石等地基使用。随着时间的推移,先进的施工技术涌现,致使强夯法逐渐开始应用于细砂土壤类型之中,并展现出成本低、造价低的特点。使用强夯法开始于20世纪70年代的末期,在此之后强夯法在中国开始大范围的推广。通过使用强夯法,不仅可以在一定程度上提高地基的抗剪性,而且还提高了土壤的抗震性。但是,强夯法对粉土处理效果并不是很好,需要依据实际的情况进行选择。
        3.3做好防排水工作
        为有效对路面积水进行排出,可以采取将预制边沟放置在盲沟上的方式,在这种模式下,即便在后期养护的过程中,出现淤积问题也可用洒水车对其进行沿线冲刷,将淤积排出洞外,因此在养护方面具有较强的便捷性。路基盲沟的作用主要在于对基岩裂隙水进行排出,可通过在无仰拱地段增设波纹管或横向盲管的方式,对路基下的地下水进行排出。此外,在进行排水设计的过程中,应注意对排水沟的尺寸进行选择,进而确保对内廓断面进行选择。这种设计模式,有效实现了清浊分流的效果,适用于各级别的山岭隧道的三车道及双车道排水。但这种方式不适合运用于高寒山区,在温度较低的地区,可以结合当地的条件使用冻融线,并对中心水沟采取深埋的方式进行。具体来说,地面排水,可采取急流槽、边沟、跌水的方式来进行;路面排水是整个排水工程的重点,可采取集中排水和分散排水并举的模式;而地下排水则应通过渗井、盲沟、暗沟等方式。
        3.4安装桩基技术
        安装桩基技术是针对一些淤泥或淤泥土层的软土地基,由于施工过程中的灌注和材料制备等环节导致的泥浆污染现场,桩基底部的沉渣较多,使得桩基强度有限。因此,安装桩基技术的应用就必须克服现实困难,将桩基插入硬土层中,保持稳定性。就桩加固处理方式而言,首先,确保施工场地的平整性,将各种杂物进行清除,对于低洼施工场地,可以应用回填黏性土的方式处理;其次,要选取相应的技术。以强夯处理技术提升土地承载力,由重力机械设备从高空自由落体来打击软土地基的结构,让其破损的内部土层互相挤压,实现快速凝结,互相供力,提升有效承载力,便于桩基安装。强夯技术可以在低成本的条件下提高软土地基的性能,可以广泛应用于道隧道梁施工中。但这种方法在某种意义上有一定的局限性,并且限制条件较多,而且还要考虑相应的安全防护措施。
        结语
        综上所述,在市政公路隧道等基础设施的建设中,对于地基的处理非常重要,应该针对项目的具体情况科学的选用适宜的地基处理办法来提高地基的强度和稳定性。从而保证隧道工程项目建设的稳定性,通过提高基础质量营造良好的作业环境。
        参考文献
        [1]刘国涛.软土地基对桥梁隧道施工产生的危害及处理措施[J].建筑技术开发,2019(10):159-161.
        [2]梁华阳.公路隧道设计与施工的现状及问题探讨[J].技术与市场,2018,25(3):188,190.
        [3]吴达.公路桥梁隧道软土地基处理对策[J].工程建设与设计,2018(2):65-66.
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