论文部分内容阅读
摘要：近年来,随着我国城市化进程不断加快，城市建设规模也在不断扩大，最重要的是城市人口数量不断增加，造成许多城市的交通拥堵问题，困扰着人们的日常生活。因此，发展我国地铁交通事业对于有效缓解城市公共交通问题来说至关重要。我国北京、上海、广州、深圳、重庆、西安等许多城市已经投入营运多条地铁线路，沈阳、成都、青岛等城市也正在建设地铁。然而，在地铁隧道运营建设施工管理过程中由于种种原因，地铁隧道上地基处理得不够恰当，使得地铁运营存在一定的安全问题，引起了人们越来越多的重视。本文结合上海地铁隧道在建设施工过程当中碰到的一些地基处理的问题，对上海地铁隧道上的地基处理方式进行了初步的探讨，希望能够为以后地铁隧道工程地基处理工作提供一定的参考经验。
关键词：地铁隧道地基处理质量控制水泥搅拌
中图分类号： U231 文献标识码： A
建设城市地铁工程，一方面是城市化脚步加快的标志，另一方面也是城市交通行业发展迅猛的体现。地铁工程不仅对城市路面的交通压力有一定的缓解作用，同时也带动了相关产业的发展。在地铁建设施工过程中，往往需要对地铁隧道选择合理的地基处理方法。地基处理方法就是按照上部结构所要求的地基特点，必要的加固或改良地基，使地基土承载力得到提高，确保地基的稳定性，使房屋沉降或不均匀沉降减少，使湿陷性黄土的湿陷性消除、抗液化能力提高的方法。根据当地实际情况采取相应的质量控制措施，选择适宜的施工工艺，保证地铁施工质量使得地铁工程的使用年限进一步延长。
一、工程概况
上海市上中路隧道工程设北线、南线两条隧道，该隧道工程是双管双层双向八车道。工程线路总长约2.8km，以北线下层、南线上层的车道作为主线控制中心线，是连接浦东、浦西的交通枢纽工程和重要的地下生命線工程。上中路隧道工程，起点西接中环南段道路工程，经平福路、龙吴路、苑宏新村、市政沥青混凝土二厂，隧道于春申港与黄浦江的交汇口进入黄浦江，东接浦东段华夏西路工程为终点。工程内容包括浦东岸上段、江中圆隧道、浦西岸上段、附属工程（管理楼等）、机电安装几个方面。其中，浦东岸上段上层长408m，下层长528m；基坑最大开挖深度26.5m，基坑宽度（42.25～37.30m）；浦西岸上段上层长458m，下层长578m；基坑最大开挖深度28.35m，基坑宽度（43.7～34.95m）。浦东、浦西岸上段均采用明挖基坑顺筑结构的方法施工，其围护结构有地下连续墙、SMW围护桩和水泥土搅拌桩重力式挡墙三种形式。根据岸上段工程所处的周围环境，基坑保护等级定为二级。
二、地基处理方式
上中路隧道圆隧道南线长1270m，北线长1274m，盾构推进采用Ф14870mm 泥水气压平衡式盾构机掘进施工。隧道最大坡度为4.50%，覆土最浅处(8.825m)位于浦东出洞段，出洞处隧道轴线标高为-11.35m。地基处理时，对于软土加固采用的是水泥搅拌法,而不采用排水固结法,这是因为要对盾构机头的掘进安全进行保护，同时对地铁周边软土的沉降进行控制。根据地质情况和地铁施工特点,本工程决定采用以下几种地基处理方式:
1.对一般地段软土位于地表且厚度小于2.5 m的路段,采用浅层换填法处理。
2.对一般地段软土不位于地表且厚度小于20 m的路段及桥头、涵洞及构造物等，均采用水泥搅拌法处理；对于桥台后高填土路基,因受地铁覆土高度要求的限制,采用水泥搅拌桩和气泡轻质土相结合的处理方式。
3.对地基深处，因存在厚度大的填土、湿陷性黄土等均采用孔内深层强夯法。
三、地基处理施工质量控制要点
1.浅层换填法
主要起到提高地基承载能力的作用。适合处理不均匀的地基和浅层软弱的地基，这种方法可以使沉降量减少，软弱土层的排水固结就会加速，对于膨胀土的胀缩具有消除作用，可以防止冻胀。
2.水泥土搅拌法
水泥土搅拌法主要是粉体和浆液两种类型。水泥土搅拌法对于塑性指数不小于25的粘土、泥炭土、地下水具有腐蚀性以及有机质含量较高的地基处理来说不适用，如果非要采用就必须通过试验确定其适用性。正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、粘性土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基适合采用这种处理方式。但是地基含水量是有要求的，如果天然含水量大于70%、小于30%（黄土含水量小于25%）、地下水的pH值小于4时不适合采用这种方法。另外，在地基承载力大于140kPa的粘性土和粉土地基中，采用这种方法会有一定的难度。
3.孔内深层强夯法
孔内深层强夯法的具体步骤是：在地基内先成孔，然后把强夯重锤放入孔内，操作过程中可以边加料边强夯，也可以分层填料在进行强夯。这种地基处理方法的技术不同于其它技术的地方在于：是强夯通过孔道被引入到地基深处，然后对孔内深层进行强夯作业，通过异型重锤自下而上分层地强夯孔内填料，做到强挤密、高动能、超压强的要求，使孔内的填料强力加固挤密，根据土质的不同特点，采用不同的工艺，使桩体获得托盘状串珠状和扩大头，对桩与桩间土的紧密咬合有很大的帮助，能够时相互间的摩擦阻力增大，通过地基处理使其具有均匀的整体刚度，提高2～9倍的承载力；变形模量高，沉降变形小，这样就不会受到地下水的影响，并且可以达30米以上的地基处理深度。
孔内深层强夯法(DDC)技术具有广泛的适用范围，可适用于湿陷性黄土、液化土、膨胀土、红粘土、风化岩、软弱土、大厚度杂填土以及具有地下人防工事、岩溶土洞、古墓、硬夹层软硬不均等各种复杂疑难的地基处理。该技术根据设计要求和地质情况的不同特点，就地取材，如工业无毒废料、素土、土夹石、建筑碴土、粉煤灰、毛石、砂卵石、砂、混凝土和灰土等材料均可做成各种孔内深层强夯桩，使得工程造价大幅度降低，施工时具有施工噪音低、施工速度快、地面振动小等特点，同时很容易控制施工质量；单桩处理面积为1.0～14.0㎡，成桩直径为0.6～3.0m，一般季节因素不会影响其处理效果，同时能消耗大量的建筑垃圾，在城区或危房改造居民区可以进行施工。
4.气泡轻质土的处理方法
4.1气泡轻质土的组成
4.1.1原料土:原料土的直径不能大于5 mm,如有原料土不满足要求,可以先期进行必要的筛分和解泥处理。
4.1.2固化材料:固化材料主要分为主剂和辅剂,主剂主要为水泥类，其主要作用是固结、加强土体骨架；而辅剂是固化材料，主要有指石膏粉、硅粉等材料，其主要目的是催化、早凝。
4.1.3起泡剂:起泡剂以界面活性类、树脂类材料、蛋白类等为主,通过将起泡剂以适量倍率稀释，然后通过定量泵送到发泡装置,充分混合在压缩空气当中产生大量的微小气泡群。
4.2气泡轻质土的形成
轻质填土材料的容重与土体(8 kN/m3)相比比较小,作为人工操作形成的土工材料，然而其变形特性和强度却可以与土体相提并论，甚至超过了土体的变形特性和强度。气泡轻质土是遵循一定的比例添加水、固化剂和先前制好的气泡群到原料土当中,经过搅拌混合充分形成的轻型土工材料。
4.3 气泡轻质土的主要特性
4.3.1可调性:气泡轻质土的强度可以在范围为300 kN/m2~1 500 kN/m2进行调整。
4.3.2高流动性:气泡轻质土的流动性比较好,泵送距离可达到1 500 m,高度30 m。
4.3.3轻质性:气泡轻质土的容重与一般的土体相比比较小,按照所需我们可以对容重在5 kN/m3~16 kN/m3内的气泡混合轻质土进行必要的调整。
四、地基处理时的注意事项
1.在选择方案时，根据地质情况的不同、建（构）筑物的承载条件需要以及各种处理方案的成本比对，选择既能达到要求，成本又较低的处理方法。
2.施工前应试夯，对有关技术参数进行确定，如夯锤的底面直径、重量、落距及总下沉量和夯击遍数。
3.夯实前要对坑底面和槽的标高进行严格地检验，使其不能低于设计标高。
4.夯实时要控制地基土的含水量，使其符合一定含水量范围标准；按照一定的顺序进行大面积夯；对于不同的基底标高，按照先深后浅的顺序。
5.结束后，应及时清除夯松的表土或在1m左右的落距处夯实浮土，达到设计标高。
结语
综上所述,对地铁隧道上方道路进行地基处理,不但可以保证地表交通正常运营，而且能够避免破坏环境。在施工时，根据工程的地质情况和地铁的特殊要求,结合实际情况选择最为合理的地基处理方式,很好地解决特殊地基处理的问题,确定地基处理的目的达到各项技术经济指标，保证地铁车站工程的平稳安全进行，从而推动地铁建设事业的发展。
参考文献
[1]缪林昌，王非，吕伟华.城市地铁隧道施工引起的地面沉降[J]，自然科学报， 2008（2）
[2]孙连军,冯勇.地基处理方法综述[J].山西建筑,2007,33(4):141-142.
[3]丁士昭,商丽萍 ．建筑工程施工管理与实物.中国建筑工出版社 ，2011年4 月第三版．
关键词：地铁隧道地基处理质量控制水泥搅拌
中图分类号： U231 文献标识码： A
建设城市地铁工程，一方面是城市化脚步加快的标志，另一方面也是城市交通行业发展迅猛的体现。地铁工程不仅对城市路面的交通压力有一定的缓解作用，同时也带动了相关产业的发展。在地铁建设施工过程中，往往需要对地铁隧道选择合理的地基处理方法。地基处理方法就是按照上部结构所要求的地基特点，必要的加固或改良地基，使地基土承载力得到提高，确保地基的稳定性，使房屋沉降或不均匀沉降减少，使湿陷性黄土的湿陷性消除、抗液化能力提高的方法。根据当地实际情况采取相应的质量控制措施，选择适宜的施工工艺，保证地铁施工质量使得地铁工程的使用年限进一步延长。
一、工程概况
上海市上中路隧道工程设北线、南线两条隧道，该隧道工程是双管双层双向八车道。工程线路总长约2.8km，以北线下层、南线上层的车道作为主线控制中心线，是连接浦东、浦西的交通枢纽工程和重要的地下生命線工程。上中路隧道工程，起点西接中环南段道路工程，经平福路、龙吴路、苑宏新村、市政沥青混凝土二厂，隧道于春申港与黄浦江的交汇口进入黄浦江，东接浦东段华夏西路工程为终点。工程内容包括浦东岸上段、江中圆隧道、浦西岸上段、附属工程（管理楼等）、机电安装几个方面。其中，浦东岸上段上层长408m，下层长528m；基坑最大开挖深度26.5m，基坑宽度（42.25～37.30m）；浦西岸上段上层长458m，下层长578m；基坑最大开挖深度28.35m，基坑宽度（43.7～34.95m）。浦东、浦西岸上段均采用明挖基坑顺筑结构的方法施工，其围护结构有地下连续墙、SMW围护桩和水泥土搅拌桩重力式挡墙三种形式。根据岸上段工程所处的周围环境，基坑保护等级定为二级。
二、地基处理方式
上中路隧道圆隧道南线长1270m，北线长1274m，盾构推进采用Ф14870mm 泥水气压平衡式盾构机掘进施工。隧道最大坡度为4.50%，覆土最浅处(8.825m)位于浦东出洞段，出洞处隧道轴线标高为-11.35m。地基处理时，对于软土加固采用的是水泥搅拌法,而不采用排水固结法,这是因为要对盾构机头的掘进安全进行保护，同时对地铁周边软土的沉降进行控制。根据地质情况和地铁施工特点,本工程决定采用以下几种地基处理方式:
1.对一般地段软土位于地表且厚度小于2.5 m的路段,采用浅层换填法处理。
2.对一般地段软土不位于地表且厚度小于20 m的路段及桥头、涵洞及构造物等，均采用水泥搅拌法处理；对于桥台后高填土路基,因受地铁覆土高度要求的限制,采用水泥搅拌桩和气泡轻质土相结合的处理方式。
3.对地基深处，因存在厚度大的填土、湿陷性黄土等均采用孔内深层强夯法。
三、地基处理施工质量控制要点
1.浅层换填法
主要起到提高地基承载能力的作用。适合处理不均匀的地基和浅层软弱的地基，这种方法可以使沉降量减少，软弱土层的排水固结就会加速，对于膨胀土的胀缩具有消除作用，可以防止冻胀。
2.水泥土搅拌法
水泥土搅拌法主要是粉体和浆液两种类型。水泥土搅拌法对于塑性指数不小于25的粘土、泥炭土、地下水具有腐蚀性以及有机质含量较高的地基处理来说不适用，如果非要采用就必须通过试验确定其适用性。正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、粘性土、素填土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基适合采用这种处理方式。但是地基含水量是有要求的，如果天然含水量大于70%、小于30%（黄土含水量小于25%）、地下水的pH值小于4时不适合采用这种方法。另外，在地基承载力大于140kPa的粘性土和粉土地基中，采用这种方法会有一定的难度。
3.孔内深层强夯法
孔内深层强夯法的具体步骤是：在地基内先成孔，然后把强夯重锤放入孔内，操作过程中可以边加料边强夯，也可以分层填料在进行强夯。这种地基处理方法的技术不同于其它技术的地方在于：是强夯通过孔道被引入到地基深处，然后对孔内深层进行强夯作业，通过异型重锤自下而上分层地强夯孔内填料，做到强挤密、高动能、超压强的要求，使孔内的填料强力加固挤密，根据土质的不同特点，采用不同的工艺，使桩体获得托盘状串珠状和扩大头，对桩与桩间土的紧密咬合有很大的帮助，能够时相互间的摩擦阻力增大，通过地基处理使其具有均匀的整体刚度，提高2～9倍的承载力；变形模量高，沉降变形小，这样就不会受到地下水的影响，并且可以达30米以上的地基处理深度。
孔内深层强夯法(DDC)技术具有广泛的适用范围，可适用于湿陷性黄土、液化土、膨胀土、红粘土、风化岩、软弱土、大厚度杂填土以及具有地下人防工事、岩溶土洞、古墓、硬夹层软硬不均等各种复杂疑难的地基处理。该技术根据设计要求和地质情况的不同特点，就地取材，如工业无毒废料、素土、土夹石、建筑碴土、粉煤灰、毛石、砂卵石、砂、混凝土和灰土等材料均可做成各种孔内深层强夯桩，使得工程造价大幅度降低，施工时具有施工噪音低、施工速度快、地面振动小等特点，同时很容易控制施工质量；单桩处理面积为1.0～14.0㎡，成桩直径为0.6～3.0m，一般季节因素不会影响其处理效果，同时能消耗大量的建筑垃圾，在城区或危房改造居民区可以进行施工。
4.气泡轻质土的处理方法
4.1气泡轻质土的组成
4.1.1原料土:原料土的直径不能大于5 mm,如有原料土不满足要求,可以先期进行必要的筛分和解泥处理。
4.1.2固化材料:固化材料主要分为主剂和辅剂,主剂主要为水泥类，其主要作用是固结、加强土体骨架；而辅剂是固化材料，主要有指石膏粉、硅粉等材料，其主要目的是催化、早凝。
4.1.3起泡剂:起泡剂以界面活性类、树脂类材料、蛋白类等为主,通过将起泡剂以适量倍率稀释，然后通过定量泵送到发泡装置,充分混合在压缩空气当中产生大量的微小气泡群。
4.2气泡轻质土的形成
轻质填土材料的容重与土体(8 kN/m3)相比比较小,作为人工操作形成的土工材料，然而其变形特性和强度却可以与土体相提并论，甚至超过了土体的变形特性和强度。气泡轻质土是遵循一定的比例添加水、固化剂和先前制好的气泡群到原料土当中,经过搅拌混合充分形成的轻型土工材料。
4.3 气泡轻质土的主要特性
4.3.1可调性:气泡轻质土的强度可以在范围为300 kN/m2~1 500 kN/m2进行调整。
4.3.2高流动性:气泡轻质土的流动性比较好,泵送距离可达到1 500 m,高度30 m。
4.3.3轻质性:气泡轻质土的容重与一般的土体相比比较小,按照所需我们可以对容重在5 kN/m3~16 kN/m3内的气泡混合轻质土进行必要的调整。
四、地基处理时的注意事项
1.在选择方案时，根据地质情况的不同、建（构）筑物的承载条件需要以及各种处理方案的成本比对，选择既能达到要求，成本又较低的处理方法。
2.施工前应试夯，对有关技术参数进行确定，如夯锤的底面直径、重量、落距及总下沉量和夯击遍数。
3.夯实前要对坑底面和槽的标高进行严格地检验，使其不能低于设计标高。
4.夯实时要控制地基土的含水量，使其符合一定含水量范围标准；按照一定的顺序进行大面积夯；对于不同的基底标高，按照先深后浅的顺序。
5.结束后，应及时清除夯松的表土或在1m左右的落距处夯实浮土，达到设计标高。
结语
综上所述,对地铁隧道上方道路进行地基处理,不但可以保证地表交通正常运营，而且能够避免破坏环境。在施工时，根据工程的地质情况和地铁的特殊要求,结合实际情况选择最为合理的地基处理方式,很好地解决特殊地基处理的问题,确定地基处理的目的达到各项技术经济指标，保证地铁车站工程的平稳安全进行，从而推动地铁建设事业的发展。
参考文献
[1]缪林昌，王非，吕伟华.城市地铁隧道施工引起的地面沉降[J]，自然科学报， 2008（2）
[2]孙连军,冯勇.地基处理方法综述[J].山西建筑,2007,33(4):141-142.
[3]丁士昭,商丽萍 ．建筑工程施工管理与实物.中国建筑工出版社 ，2011年4 月第三版．