地下水位以下湿陷性黄土隧道基底加固

王文利

摘   要：庞湾隧道位于固原市西吉县境内，隧道出口基底埋深位于黄土层中且位于地下水位以下，基底下黄土层厚约15m，施工困难。本文通过方案比选，数值模拟，多方面考虑选取湿陷性黄土隧道基地加固方式，解决隧道开挖易塌陷、变形等情况，使得隧道开挖得到顺利进行，增加了隧道开挖施工的安全性。

关键词：湿陷性黄土  基地加固  数值模拟

中图分类号：U455.4                                文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2019）08（b）-0021-02

Abstract：Pangwan Tunnel is located in Xiji County of Guyuan City. The exit of the tunnel is buried deep in the loess layer and below the groundwater level. The loess layer under the base is about 15m thick， making construction difficult. In this paper， through scheme comparison and numerical simulation， the reinforcement method of collapsible loess tunnel base is considered in many aspects to solve the problems of easy collapse and deformation during tunnel excavation， so that the tunnel excavation can proceed smoothly and the safety of tunnel excavation construction is increased.

Key Words： Collapsible loess; Base reinforcement; Numerical simulation

黄土隧道围岩地层与建筑地基土除承受自重压缩应力之外，还承受上部结构荷载附加压缩应力作用的情况有明显不同，隧道成洞的开挖过程实际上是围岩卸荷的力学过程，表现为围岩竖向、侧向压应力减小，而剪应力增大;黄土隧道开挖卸荷，显著地减小了隧道仰拱下黄土的竖向压缩应力，即减小了黄土浸水饱和湿陷变形时的压缩应力，对湿陷性黄土湿陷系数的测定产生较大影响。施工过程中的黄土大多数为湿陷性黄土，即指在一定压力作用下受水浸湿，产生显著附加下沉的黄土，由于黄土地层其特殊的工程力学特性，在隧道的建设施工中常常遇到隧道地基软弱等问题导致隧道墙基沉陷不均，衬砌结构容易发生开裂，造成隧道路面破坏，危及行车安全和人身财产安全，尤其是地下水位以下湿陷性黄土地质的隧道的建设施工条件更加严峻，因此针对这一地质条件的隧道施工展开相应研究具有重要的现实意义与理论意义。

1  工程概况

隧址区为宁夏南部的黄土高原，湿陷性黄土广泛分布于隧道表层，隧道进口及洞身部分段落位于黄土状粉质黏土中，部分位于地下水位之下，隧道进口基底埋深位于黄土层中，基底下黄土层厚约15m。

1.1 地基处理的目的

提高地基土的抗剪强度，增大地基承载力，防止剪切破坏或减轻土压力;改善地基土的压缩性，减少沉降和不均勻沉降;改善其渗透性，加速固结沉降过程;改善土的动力特性，防止液化;消除或减少特殊土的不良工程特性，如黄土的湿陷性、膨胀土的膨胀性等。

1.2 施工方法

挤密桩法用冲击或打入等方法沉入套管，并在地基中成孔，然后向孔中填入含泥量不大于5%的中、粗砂。边击实，边上拔钢管，在地基中形成砂桩，挤密周围软弱土层，有效加密土层使砂桩与挤密后的土体共同组成持力层，改善黄土湿陷性的基础上提升土体的承载力挤密桩隧道基地加固符合施工条件，可以有效改善隧道基底的物理学性质，在挤压周围土体的过程中有效增强基底的坚实度，从而可以有效扩散上部的荷载力，确保基底的稳定性。

2  庞湾隧道施工数值模拟分析

岩体受力分析如下：

隧道施工期间会发生周围岩体改变下降，这种变化可以间接预测开挖结束后围岩是否具有安稳性，周围岩石适当发生改变发挥了其自身的支撑能力，会提高支护结构的稳定性，此数值分析对现场作业给予参照。

由图1可知，打入挤密桩的围岩处于高压区，但是足够稳定，围岩在CD法开挖过程中，充分发挥了其支撑作用，为保障围岩的稳定性应尽可能快速安置仰拱与初期支护成塑造承载环，以降低拱底的隧道形状发生改变，提高隧道施工安稳性，水平变形对隧道的影响相对于竖直变形对隧道变形的影响低，紧密桩的安置有效地提高隧道基底的承载能力，增强隧道的稳定性，便于施工。挤密桩与原隧道地基土组成复合地基，以承受上部荷载，降低隧道拱顶下沉，维持隧道的稳定性。

3  隧道不良地质处置方案

（1）隧道暗洞段基底处理：ZK64+980～ZK65+050、YK63+522～YK63+540、YK65+007～YK65+095段为粉质粘土、湿陷性黄土暗洞地段，考虑期地基承载力不足，采用小导管注浆的措施予以加固。仰拱墙角地基采用φ42mm注浆小导管加固，小导管长度L=6m，按梅花形布置（120cm×120cm）注入水泥砂浆，配比为水∶水泥∶砂浆=0.5∶1.0∶0.3（重量比），骨料粒径不宜大于0.5mm。

近年来，随着“文物传承与保护”“文化创意产品开发”“‘互联网+行动指导”“大众创新创业指导”的深化落实，其为产业结构调整与经济发展提供了广阔的发展机遇。在這样的大环境背景下，贫困地区图书馆应当与其他行业机构建立良好的合作关系，整合开发社会资源，充分发挥优势特征。具体来说，应当从如下几方面着手。

第一，促进图书馆与创意文化设计、特色旅游业等相关产业的有机整合，依托地方演艺、影视等文化资源，开发具有地域文化特征的创意产品，且开展招商引资活动，从而带动市场经济，提高居民经济收入，改善生活品质。

第二，在“互联网+”生态环境中，强化图书馆的“中介化”建设，充分发挥平台优势，高效整合应用云计算、物联网及大数据等现代科技，从而为中小企业的发展提供第一手经济资讯，为贯彻落实“走出去、引进来”的战略经济目标奠定坚实基础。

第三，发挥图书馆在地方社会结构中的资源与平台优势，为创业团队营造优质的大环境，充当知识经济时代的连接纽带。

2.3 采取合理化措施，优化图书馆服务品质

贫困地区的图书馆，是社会公共文化服务机构的重要组成内容。贫困地区具有公共文化服务职能，在新时期发展背景下，应当坚持问题导向，秉承因地制宜的基本原则，突出重点，并采取行之有效的策略，为贫困地区的脱贫致富提供必要保障。首先，贫困地区图书馆建设水平低，基础设施不完善，体系化程度有限。为此，各地方需构建完善的图书馆网络体系，促进固定图书馆、流动图书馆与数字图书馆的有机整合，同时优化改造基础设施，依托现代科技成果，提高图书馆综合。

3  结语

综上所述，在全面扶贫开发的大环境背景下，贫困地区图书馆应当充分发挥资源优势、空间优势与平台优势，促进与公共文化机构的协调配合，并调动社会团体组织的参与积极性，以此促进地方图书馆建设事业的蓬勃发展，为构建特色主义小康社会奠定坚实基础。

参考文献

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