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某出站地道沉降机理及处置技术研究 　　【摘要】针对我国南方某建于湖相沉积地层中的新建火车站出站地道因地基承载力不足而引起的持续沉降造成的地道结构局部沉降和开裂情况，在分析其沉降观测资料基础上，提出并实施了高压旋喷注浆加固增强桩间土强度及提高管桩承载力的技术措施，弥补了地基承载力的不足。 　　【关键词】地下通道；沉降变形；地基承载力；加固处置 　　1 工程概况 　　新建南方某出站地道站地道（DK70+187.463），设计地道洞身净尺寸8.4m（宽）*3.8m（高），外轮廓尺寸为9.6m*5.1m。该地道处为巢湖湖积平原，地形平坦，地势较低，地面标高一般在6.8～7.8m。线路跨越众多河沟、鱼塘及沼泽地等。地层从上至下依次为：（1）淤泥质粉质粘土：灰褐色-深灰色，软塑～流塑，有异味；（2）粉质粘土：褐灰色～褐黄色，硬塑；（3）粉质粘土夹粗角砾：褐黄色，硬塑，角砾直径3-11cm，含砾约40-60%；（4）上层泥岩、泥质砂岩：褐黄色～棕黄色，强风化，岩芯风化呈碎块状及短柱状；（4）下层泥岩、泥质砂岩、砂质泥岩：青灰色～棕黄色，弱风化。 　　该工程区域内的地下水主要为孔隙潜水，一般0.4～0.9m，水量充沛，受大气降水及地表径流补给，随季节变化不大。化学侵蚀环境：L1。地震动峰值加速度0.005g；动反应谱特性周期为0.35s。 　　地道洞身基底处路基专业采用Ф0.4m，间距2.2m的管桩进行处理，路基设计承载力达150KPa以上。通道施工前，基底为桩帽结构+0.5m厚碎石垫层+0.1m中粗砂垫层夹二层土工格栅。施工地道时，需要挖除侵入地道结构的部分碎石垫层，然后如下施工：夯实基底后，设置300mm厚砂夹碎石；其上铺筑0.2m的C20砼垫层，做防水层后浇筑地道结构。段施工顺序如下：底板―底板防水―翼墙―翼墙刚性防水―顶板―顶板防水―外墙防水―回填。 　　2 出站地道沉降情况及沉降原因分析 　　2.1 出站地道沉降情况 　　某出站地道施工完成后7个月后发现地下通道出现局部的开裂和下沉现象。开裂渗流情况如下：（1）地下通道左侧转角平台处顶板变形缝处存在长度0.5m范围渗水；（2）地下通道集水井左侧0.8米处存在从顶板向腹板发育的裂缝并出现渗水痕迹；（3）地下通道右侧转角平台底板沉降缝位置出现错台裂缝现象。 　　根据观测，该出站地道沉降和开裂的情况示意图见图1所示。为之对该出站地道进行了分区域埋设沉降观测标观测。在观测地道内部数据的同时，对地道范围内地表沉降观测点也进行了观测，无明显变化，已经铺设的轨道板未见裂纹发育。 　　2.2 出站地道沉降原因分析 　　根据该出站地道沉降观测资料及地质情况，通道处预压产生了过大的变形；同时在后期的施工过程中地基承载力不足引起的持续沉降造成巢湖东站出站地道局部沉降和开裂。 　　3 出站地道沉降开裂处置方案 　　3.1 整体处置原则及处置方案 　　鉴于该出站地道沉降开裂的情况及沉降和开裂的原因，为确保该通道的安全运营，弥补地基承载力的不足，拟对地下通道采用高压旋喷注浆加固，增强桩间土的强度及提高管桩承载力。该出站地道沉降、开裂处置方案见图2所示。高压旋喷加固范围为地下通道范围内的桩间土，加深度深入岩层为至。 　　3.2 高压喷射注浆法施工 　　高压喷射注浆法是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水、（空气）成为20～40MPa的高压射流从喷嘴中喷射出来，冲切、扰动、破坏土体，同时钻杆以一定速度逐渐提升，将浆液与土粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个圆柱状固结体（即旋喷桩），以达到加固地基或止水防渗的目的。 　　喷射方法采用三重管法。三重管法是一种浆液、水、气喷射法，使用分别输送水、气、浆液三种介质的三重注浆管，在以高压泵等高压发生装置产生高压水流的周围环绕一股圆筒状气流，进行高压水流喷射流和气流同轴喷射冲切土体，形成较大的空隙，再由泥浆泵将水泥浆以较低压力注入到被切割、破碎的地基中，喷嘴作旋转和提升运动，使水泥浆与土混合，在土中凝固，形成较大的固结体，其加固体直径可达2m。 　　喷射注浆法的加固半径和许多因素有关，其中包括喷射压力P、提升速度S、被加固土的抗剪强度τ、喷咀直径d和浆液稠度B。加固范围与喷射压力P、喷咀直径d成正比，与提升速度S、土的抗剪强度τ和浆液稠度B成反比。加固体强度与单位加固体中的水泥掺入量和土质有关。高压喷射注浆的成桩机理包括以下五种作用： 　　（1）高压喷射流切割破坏土体作用。喷射流动压以脉冲形式冲击破坏土体，使土体出现空穴，土体裂隙扩张。 　　（2）混合搅拌作用。钻杆在旋转提升过程中，在射流后部形成空隙，在喷射压力下，迫使土粒向着与喷嘴移动方向相反方向（即阻力小的方向）移动位置，与浆液搅拌混合