【摘 要】
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银西高铁在穿过甘肃董志塬时遇到了软塑黄土。软塑黄土是具有特殊工程性质的Q2黄土。其含水率高,饱和度高,强度低,处于软塑状态。当隧道穿过软塑黄土地层时,隧道支护变形超过了设计规定范围,施工区出现掌子面坍塌、围岩变形过大等工程问题。但是,目前针对穿越软塑黄土地层隧道的加固方案研究较少,难以解决施工过程中的问题。有必要研究不同加固方案对软塑黄土围岩的加固效果。地表降水对隧道围岩的影响尚不明确,其能否有效
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银西高铁在穿过甘肃董志塬时遇到了软塑黄土。软塑黄土是具有特殊工程性质的Q2黄土。其含水率高,饱和度高,强度低,处于软塑状态。当隧道穿过软塑黄土地层时,隧道支护变形超过了设计规定范围,施工区出现掌子面坍塌、围岩变形过大等工程问题。但是,目前针对穿越软塑黄土地层隧道的加固方案研究较少,难以解决施工过程中的问题。有必要研究不同加固方案对软塑黄土围岩的加固效果。地表降水对隧道围岩的影响尚不明确,其能否有效解决软塑黄土面临的工程问题依然存疑。上阁村进行地表降水后仍然未能完全消除其面临的工程问题,针对上阁村软塑黄土隧道降水工程失效的情况,决定采用地表注浆的方式对隧道围岩进行加固。软塑黄土的注浆技术应用仍处于探索阶段。因此对软塑黄土中注浆加固技术进行研究是非常有必要的。本文依托银西高铁研究课题,以穿越软塑黄土地层的驿马和上阁村隧道为研究对象,研究了不同加固方案对软塑黄土隧道工程的适用性。首先对软塑黄土开展基本物化性质试验。考虑到软塑黄土特殊的工程性质,常规的隧道加固方案难以满足工程要求,工程首先选用地表降水的方法来提升围岩稳定性。通过现场监测数据发现,地表降水能够降低驿马隧道开挖前围岩含水率,从30.0%下降到27%,从而提升了围岩稳定性。液性指数从0.9左右下降至0.65,围岩自稳能力明显加强,同时隧道内涌水量从最开始的约187m~3/d,下降至50m~3/d。但是对于周围水源充足的上阁村来说,地表降水仍难以满足工程要求。针对上阁村隧道的特殊情况,决定采用黄土地层中尚未使用过的地表注浆的方式对隧道围岩进行加固。根据现场监数据,本文分析注浆前后黄土物理性质变化,研究地表注浆加固黄土隧道的主导效应。基于FLAC3D软件对上阁村隧道变形进行模拟,验证注浆控制隧道支护变形效果,为黄土塬区隧道设计提供数据。研究发现,注浆后会导致浆脉周围土体出现剪切破坏,造成土体干密度出现降低趋势,含水率少量升高,但整体变化并不明显。注浆形成的浆脉以条状或锥状填充在地层裂隙中,以竖向发育为主,浆脉与浆脉间没有联通,并未形成明显的网状结构。同时,上阁村隧道断面支护变形监测数据表明,验证注浆对于控制隧道支护变形的效果。注浆段与未注浆段相比,拱顶平均沉降量（33mm）小于未注浆段（45.9mm）,降幅约为28%;隧道开挖断面上台阶平均变形量降幅28%;中台阶平均变形量降幅24.2%;下台阶平均变形量降幅19.8%。结果表明,注浆能有效加固隧提升隧道围岩稳定性,降低隧道支护的变形。数值模拟结果表明,模型计算数据与实测数据相符,注浆加固后,地表沉降减少,隧道内各位置变形减小,同时隧道衬砌受力降低。
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