水平旋喷桩预支护在软弱黄土隧道中的试验研究.docx

水平旋喷桩预支护在软弱黄土隧道中的试验研究张晓1杨建国2王运周3田兵1(1甘肃路桥建设集团有限公司，兰州730070；2长安大学公路学院，西安710064；3甘肃交通职业技术学院，兰州730070)摘要为提高软弱黄土隧道地基承载力，针对研究项目洞口段围岩的特点，提出水平旋喷桩预支护方案。经计算分析，参考水平旋喷桩在其它工程项目中的应用情况，初步确定水平旋喷桩加固体的直径、长度、纵向间距等。结合围岩地质条件，采用不同的灰水比、注浆压力、钻机提升速度等施工控制参数开展大规模现场成桩试验。对所有成型桩体直径、长度、3d及28d强度进行检验，由检验结果调整预设计参数，得出了水平旋喷桩设计控制指标、施工工艺参数。工程应用表明，采用水平旋喷桩超前支护技术具有较强的适应性和可操作性，提高了软弱黄土地区公路隧道围岩稳定性和地基承载力，可为软弱黄土地区公路隧道的设计与施工提供借鉴。关键词黄土隧道水平旋喷桩隧道地基加固预支护技术中图分类号:U455.49文献标识码:A害较多，隧道洞口段施工尤为困难。为给黄土隧道的科学设计选取合理的参数，并制定行之有效的施工工艺，以提高黄土隧道结构物的使用安全性和可靠度，针对银武高速公路平定段静宁隧道黄土围岩的特点，提出了浅埋段水平旋喷桩预支护处治方案及质量控制措施。由于水平旋喷桩预支护在黄土隧道中的应用尚属首次，加之依托工程围岩十分软弱，课题组根据现场试桩获得了施工技术参数，总结了黄土隧道水平旋喷施工技术要点。测试表明，水平旋喷桩能有效提高地基承载力，确保静宁隧道的施工安全，可为今后黄土地区隧道设计和施工提供有价值的经验。引言1我国是世界上黄土分布面积最广的国家，随着西部大开发的进行，黄土地区高等级公路建设不断发展，黄土地区公路隧道不断增加。根据黄土地区隧道所处的地质条件，结合黄土地区隧道的修筑技术研究这一国家西部交通建设项目[1]，将黄土地区隧道划分为纯黄土隧道及核心部分为泥岩的黄土隧道两大类。黄土围岩特点为疏松具有大孔隙、湿陷性极强、强度低、隧道围岩拱效应极低。隧道核心部分为Q2黄土，黄土颗粒大、粉砂含量较高、相对较密实，为低湿陷性黄土，含水量小于7%时强度相对较高，隧道开挖后围岩自稳时间较短。核心部分为红色泥岩的黄土隧道，洞口两端浅埋段地质条件与纯黄土隧道较为一致。隧道核心部位为第三系红色泥岩，由于泥岩成岩作用较差，泥质含量高，强度较低，属极软岩，围岩特性介于土质隧道与岩石隧道之间[2-3]。黄土形成时代相对较晚，其物理力学性质相对较差，加之黄土区的地形地貌、工程地质、水文地质、气候等条件比较复杂，导致黄土隧道修筑过程中病工程概况平（凉）-定（西）高速公路为西部大通道银川至武汉公路在甘肃省境内的组成路段，是甘肃第一条利用亚洲开发银行贷款建设的公路项目，也是甘肃乃至整个西北与东部发达地区陆路交通运输的主动脉。静宁隧道是平定高速公路上最长的黄土隧道，为该线路的重点控制工程。隧道进出口段洞室为浅埋饱和黄土地层，围岩软弱，含水量大，地基承载力低，2修改稿返回日期：2009-11-06作者简介：张晓(1977-)，女，工程师.从事公路、桥梁及隧道工程的施工与管理工作,E-mail:asiayjg@163.com.36第47卷第1期(总第330期)2010年2月出版Vol.47，No.1，Total.No.330Feb.2010图1水平旋喷桩布置示意（单位:cm）Fig.1Configurationofhorizontaljetgroutingpiles现代隧道技术MODERNTUNNELLINGTECHNOLOGY水平旋喷桩预支护在软弱黄土隧道中的试验研究土体垂直节理发育，大孔隙多，随大气降水的入渗，洞室有渗水、滴水现象。施工过程中，受施工机械扰动等因素影响，地基出现液化，洞内路面泥泞，施工机械下陷，甚至造成车辆万向传动装置断裂，施工被迫停工，极大地制约着工程进度，如不实施必要的处治措施，将直接影响全线的按期完工。隧址区位于静宁盆地北部边缘梁峁区，上行线隧道长2600m，下行线隧道长2679m，为上下行分离式隧道，属浅埋松软黄土和弱胶结岩石型长隧道。地处陇西旋卷构造体系的六盘山旋回褶带以西、祁吕弧型褶带以北，即陇西系向南收敛部位。地表被厚层黄土所覆盖，地质构造痕迹不明显。根据勘察资料，隧址分布的地层自上而下为[4~5]:压喷射流，借助高压喷射流的切削和混合，使注入剂和土体混合，达到改良土质的目的[7]。结合围岩地质条件，经计算分析，参考旋喷桩在其它工程项目的应用情况，确定水平旋喷桩加固体的直径为60cm，长度15m，纵向间距6m，外插角4°，布置如图1所示。eol（1）第四系上更新统新黄土(Q3)，覆盖整个山梁，揭露层厚18.7~48.8m，垂直节理发育，半坚硬—硬塑状，实测天然含水量14.65%~17.92%。al