基于碾压混凝土桩的黄土隧道地基加固方法技术

本发明专利技术公开了基于碾压混凝土桩的黄土隧道地基加固方法，步骤一，黄土隧道开挖及初期支护；步骤二，施工半幅碾压混凝土桩；步骤三，施工另外半幅碾压混凝土桩，按照步骤二的方法施工另外半幅的桩；步骤三，对完成碾压混凝土桩施工的区域，依次开挖全幅仰拱范围的地基土；步骤四，施工步骤三完成的3m长度范围的仰拱初支；步骤五，循环步骤三、步骤四工序，直到完成长12m仰拱初支、仰拱衬砌及填充、拱墙衬砌。本发明专利技术，整个施工过程桩基和分配层都是可视可测的，桩孔深度、直径、桩体材料能够直接量测，检查、检验简单方便，质量容易保证。避免了施工过程无法可视，完工后需要检测而发生的资金成本和时间成本及对后续施工的耽误。金成本和时间成本及对后续施工的耽误。金成本和时间成本及对后续施工的耽误。

【技术实现步骤摘要】
基于碾压混凝土桩的黄土隧道地基加固方法


[0001]本专利技术涉及黄土隧道地基加固
，具体为基于碾压混凝土桩的黄土隧道地基加固方法。

技术介绍

[0002]黄土是指在地质时代中的第四纪期间，以风力搬运的黄色粉土沉积物，黄土的粒度成分是区别其他第四纪沉积物的代表特征之一，黄土组成成分均一，以含高量粉土颗粒（0.05～0.005mm）为特征，其中粗粉粒（0.05～0.01mm）含量在50%以上，黏土颗粒（0.25mm以上的颗粒）很少，黄土是以粉土为主，并含一定比例的细沙、极细砂和黏粒的沉积物，我国的黄土和黄土状土主要分布在昆仑山、秦岭、泰山、鲁山连线以北的干旱、半干旱地区，原生黄土以黄河中游发育最好，主要是山西、陕西、甘肃东南部和河南西部，具有分布连续、土层厚度大的特点，黄土特殊的生成条件造成了它以颗粒为主，欠密实、大孔隙、垂直节理发育、富含可溶盐等一系列特种，它的结构性，概括起来主要有三个方面：一是富含碳盐酸类而具有明显的结构强度；二是以非饱和、大孔隙为主；三是对水的敏感性强，这些结构特征直接影响着黄土的力学状态的工程性质，随着我国在西北地区大量建设基础交通设施，使穿越黄土地层的隧道工程越来越多，从近几年铁路、公路隧道建设情况及其病害表现形式上看，因地基承载力不足导致隧道基底沉降控制困难等情况，引起隧道下沉开裂等工程病害，影响基础设施的正常使用。
[0003]目前黄土隧道仰拱地基处理主要采用以下几种方法：其一是高压旋喷桩地基处理，这种方法能够提高一定的地基承载力，但由于高压旋喷桩在黄土地层失效的概率较大，加之地层地质的不均匀性、不连续性，及喷浆工艺不易及时调整等工艺所限，容易产生断桩、缩颈、成桩桩头凹穴，形成桩体上下桩径不一，浆液析水后桩体收缩及析出水浸泡周边土体，导致单桩的承载力及复合地基承载力不稳定、工后沉降期过长及地基沉降量过大，且水泥用量大、施工产生的废弃水泥浆混和料数量较大，堆放废弃料占用土地并造成环境污染；其二是挖除原有土层换填改良土，这种方法的缺陷是受施工条件的限制，换填深度浅，不易满足承载力的要求，同时因仰拱底部为弧形，不便于施工；其三是打入微型钢管桩，因钢管桩直径较小，其承载力和刚度均较小；其四是地基注浆，这种方法的缺陷是处理机理不明确，置换面积很小，提高地基承载力的作用有限，受地层土体的各种性能、注浆角度、深度、距离及多种因素的影响，提高地基承载力的效果不明显不确定，且注浆体析水后桩体收缩、析出水对地基有软化作用。目前尚未出现理想的黄土隧道仰拱地基处理方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供基于碾压混凝土桩的黄土隧道地基加固方法，该方法设计合理、结构受力明确、施工简便速度快、施工效率高、质量控制方法简单、节约水泥、效果明显，能够与隧道内开挖、支护等工序平行作业；碾压混凝土桩、桩间土与桩顶分配层封闭土层防止水流下渗并形成复合结构共同支撑隧道仰拱及以上结构，能有效支撑隧道结构及各
种荷载、控制隧道沉降量，确保隧道结构的稳定，可以解决上述
技术介绍
中所存在的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于碾压混凝土桩的黄土隧道地基加固方法，该方法步骤如下：步骤一，隧道开挖及初期支护，沿进洞方向对所施工隧道采用台阶法进行开挖支护，边开挖边初期支护。先施工仰拱以上的台阶，开挖及初期支护经多个循环后，至仰拱开挖面高度，形成一定长度的空间以满足继续开挖支护的工作场地及后续施工需要；步骤二，施工半幅碾压混凝土桩。按照隧道施工方向6m的长度，在开挖及初期支护至仰拱开挖面高度的位置，先施工横向左半幅区域碾压混凝土桩，另外半幅保持通向掌子面的通道，以保证掌子面施工不中断。按照设计的位置布设孔位，用钻机钻孔，钻孔采用隔孔分序跳钻的顺序进行，钻孔完成，进行桩孔内碾压混凝土回填夯实，左半幅完成，平整场地保证车辆通行；步骤三，施工另外半幅碾压混凝土桩，按照步骤二的方法施工右半幅的桩，至此施工完成一个循环的碾压混凝土桩；步骤四，对施工完成碾压混凝土桩的区域，依次循环全幅开挖仰拱范围的地基土，每次开挖长度3m，开挖至设计桩顶标高，清除桩顶30cm高度虚桩，对桩周边原土进行压实，回填分配层碾压混凝土，用小型压路机碾压密实厚度20cm至设计高度；步骤五，施工步骤四完成的3m长度范围的仰拱初支；步骤六，经步骤三、步骤四、步骤五四个循环，直到完成仰拱初支12m长；步骤七，进行步骤六完成仰拱初支段的仰拱钢筋混凝土、仰拱填充混凝土、拱墙二衬钢筋混凝土的施工。
[0006]步骤八，步骤一至步骤七多个循环，直到完成隧道施工。
[0007]进一步在于：所述步骤二的钻孔作业采用行走式全方位旋转液压桩基钻孔机进行钻孔作业。
[0008]进一步在于：通过所述钻孔机钻头对准桩位中心进行钻孔，每钻进一根钻杆深度后，接长钻杆后依次逐段钻进，直至钻至设计深度，然后提升钻杆逐根拆除，在钻孔过程中对钻孔位、钻孔垂直度、钻孔深度进行测量，按桩总数的5%抽样检验，每次检验不少于10根。
[0009]进一步在于：所述步骤二回填夯实采用行走式全方位旋转液压桩孔夯锤机，该夯锤机行驶到位并使夯锤对准孔位，先对孔底进行夯实，将碾压混凝土分层回填于钻孔内，采用重锤逐层夯击密实，回填与夯击交替进行，直至完成桩体施工。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.黄土隧道台阶法开挖支护至仰拱开挖面高度一定长度，进行碾压混凝土桩基施工，桩基施工分左右半幅依次施工，施工期间不影响掌子面方向道路通行及施工，桩基能够与隧道内开挖、支护等工序平行作业，施工效率高。
[0011]2.采用一定长度、一定间距布设的碾压混凝土桩对隧道仰拱底部地基进行加固，桩顶设置20cm厚碾压混凝土分配层对土层进行封闭防止水流下渗并分配上部荷载，碾压混凝土桩、桩间土、桩顶分配层形成复合结构，支撑隧道仰拱及以上结构、行车荷载，保证隧道结构安全稳定、沉降小。
[0012]3.碾压混凝土桩、桩顶分配层材料采用碾压混凝土，材料在施工过程为散粒体，取材便利、运输方便、便于施工，在钻孔内经重锤夯挤成型。钻孔及重锤夯实采用专用设备、分
配层采用小型压路机压实，施工简单、质量易控制。碾压混凝土桩、桩顶分配层材料碾压混凝土是以水泥为胶凝材料、参配一定比例的砂及碎石搅拌而成，用水量少，夯实及压实容易，可成型性好，施工完成后经一定时间的物理化学反应，碾压混凝土凝结硬化成型后具有一定的强度，结构紧密，成桩后体积不收缩，与周边土体挤紧，结构强度可根据需要通过调整配合比进行调整，能很好的满足支撑需要。桩顶碾压混凝土经施工压实后，与碾压混凝土桩及土体密贴，不开裂变形，可很好的防止水流下渗。
[0013]4.整个施工过程桩基和分配层都是可视可测的，桩孔深度、直径、桩体材料能够直接量测，检查、检验简单方便，质量容易保证。避免了施工过程无法可视，完工后需要检测而发生的资金成本和时间成本及对后续施工的耽误。
[0014]5.加固结构简单、施工简单快速、综合材料及用量少、废弃材料少、施工效率高、综合成本较低，能够真正体现绿色、环保、低能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于碾压混凝土桩的黄土隧道地基加固方法，其特征在于，该方法步骤如下：步骤一，黄土隧道开挖及初期支护，沿进洞方向对所施工隧道采用台阶法开挖支护，边开挖边初期支护，先施工仰拱以上的台阶，开挖及初期支护经多个循环后，至仰拱开挖面高度，形成一定长度的空间以满足继续开挖支护的工作场地及后续施工需要；步骤二，施工半幅碾压混凝土桩，按照隧道施工方向6m的长度，在开挖及初期支护至仰拱开挖面高度的位置，先施工横向左半幅区域碾压混凝土桩，另外半幅保持往里的通道，以保证掌子面施工不中断，按照设计的位置布设孔位，用钻机钻孔，钻孔采用隔孔分序跳钻的顺序进行，钻孔完成，进行桩孔内回填夯实，左半幅完成，平整场地保证车辆通行；步骤三，施工另外半幅碾压混凝土桩，按照步骤二的方法施工右半幅的桩，至此施工完成一个循环的碾压混凝土桩；步骤四，对施工完成碾压混凝土桩的区域，依次循环全幅开挖仰拱范围的地基土，每次开挖长度3m，开挖至设计桩顶标高，清除桩顶30cm高度虚桩，对桩周边原土进行压实，回填分配层碾压混凝土，用小型压路机碾压密实厚度20cm至设计高度；步骤五，施工步骤四完成的3m长度范...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈向军，段利宾，武林，杨林海，周庆强，张欢，景俊虎，潘亮，罗三亮，苏红岭，李汝梅，王明辉，
申请(专利权)人：中铁二十一局集团第四工程有限公司，
类型：发明
国别省市：