地鐵車輛段軟土地基沉降控制方法研究

鄔洋

【摘要】在城市現(xiàn)代化發(fā)展過程中，城市規(guī)模不斷擴大，為向居民提供的便利的出行條件，許多城市建設(shè)地鐵，利用地下空間，實現(xiàn)交通網(wǎng)絡(luò)全覆蓋。但是在地鐵施工過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)土地沉降的情況，針對施工中出現(xiàn)的沉降問題，采用有效的控制方法，提升沉降段地鐵施工質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】地鐵;軟土地基;控制方法

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

18.

土地出現(xiàn)沉降的原因，與地質(zhì)結(jié)構(gòu)存在密切的關(guān)系，地鐵在地下結(jié)構(gòu)進行施工，出現(xiàn)沉降不僅與結(jié)構(gòu)存在關(guān)系，還與地質(zhì)勘測以及施工等原因有關(guān)。保證地鐵安全穩(wěn)定的運行，應(yīng)在施工中加強沉降段的控制，結(jié)合實際情況采用合適的方法，可以將地質(zhì)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的沉降量控制在合理的范圍內(nèi)。

1、土地沉降的原因

土地出現(xiàn)沉降情況，是與土地自身含有的成分有關(guān)，在土地中含有粘性土，并且粘性土具有較強的伸縮量，在受到水資源的作用后，自身的承載能力下降，受到外力作用后，會使土地出現(xiàn)沉降情況。在具有沉降特點的地質(zhì)結(jié)構(gòu)上進行工程建設(shè)，尤其是進行地鐵建設(shè)，會對地鐵建設(shè)產(chǎn)生較大的影響。

2、地鐵車輛段軟土地基沉降的原因

2.1地質(zhì)原因

在地下環(huán)境進行地鐵施工，地質(zhì)原因會使地下結(jié)構(gòu)出現(xiàn)沉降情況。地下結(jié)構(gòu)出現(xiàn)起伏不均勻，或者覆蓋土層厚度不均勻等，均會在施工中出現(xiàn)沉降情況。此外在含有地下河流或者暗溝等區(qū)域進行施工，在受到上部荷載的作用后，也會使地質(zhì)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)沉降情況。

2.2地質(zhì)勘察原因

進行地鐵施工的準備階段，施工企業(yè)應(yīng)詳細勘察建設(shè)環(huán)境，保證勘察數(shù)據(jù)的真實有效，是做好沉降工作以及提升施工質(zhì)量的喲小途徑。但是在實際勘察工作中，會出現(xiàn)許多問題，如使用的鉆探設(shè)備性能存在問題，鉆探位置不準確，以及設(shè)置虛假的勘察報告等，均會在施工中出現(xiàn)沉降的情況。

2.3設(shè)計原因

在地鐵設(shè)計過程中，缺乏準確性的設(shè)計，尤其是在沉降段缺乏合理的設(shè)計，會影響地鐵正常的運行。在設(shè)計環(huán)節(jié)，各個區(qū)域的稱重分配存在不合理的情況，或者設(shè)計內(nèi)容與實際情況存在較大的差異，無法為施工提供有效的指導(dǎo)，在施工中會出現(xiàn)沉降情況。

3、控制地基沉降的方法

3.1排水固結(jié)法

在地下環(huán)境進行地鐵施工，在施工中會遇到大量的地下水，做好排水工作，可以減少地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的含水量，有助于降低發(fā)生沉降的概率?，F(xiàn)階段在控制地基出現(xiàn)沉降情況過程中，會廣泛采用排水固結(jié)法，施工區(qū)域含有較多的地下水，使地質(zhì)結(jié)構(gòu)形成較多的軟土，在排出軟土結(jié)構(gòu)中的水時，在表層開挖溝槽，利用地形進行排水。在排水過程中，配合使用加載預(yù)壓方法，使溝槽中水不斷排出，使軟土結(jié)構(gòu)強度不斷增加，提升地基的強度。

3.2強夯處理技術(shù)

出現(xiàn)沉降情況的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部含有軟土以及孔隙，采用強夯處理技術(shù)，在距離軟土結(jié)構(gòu)較高的區(qū)域內(nèi)，使用重錘打擊軟土結(jié)構(gòu)，在不斷的打擊中，會加強軟土結(jié)構(gòu)的強度，并且有效壓縮孔隙。使用的重錘重量超過10噸，在下落過程中借助重力，利用慣性向軟土結(jié)構(gòu)進行強夯，在強夯期間地質(zhì)結(jié)構(gòu)在單位體積內(nèi)重量不斷增加，提升地質(zhì)的緊實度。在強化期間，應(yīng)連續(xù)進行強悍，才能獲得良好的夯實效果。一般在砂性土或者非飽和粘土的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中，會使用強化處理技術(shù)控制沉降。

3.3擠密樁法

緊密樁法操作過程較為復(fù)雜，但是獲得的控制效果較好。在控制軟土地質(zhì)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)沉降情況時，使用振動設(shè)備向軟土結(jié)構(gòu)中植入鋼制管材，在軟土結(jié)構(gòu)中生成的孔洞，向孔洞內(nèi)加入水泥，使孔洞充滿水泥后，與原有的地質(zhì)結(jié)構(gòu)充分的融合，可以提升地質(zhì)結(jié)構(gòu)的抗荷載能力。應(yīng)用緊密樁法，整個操作過程成本較低，并且施工速度較快。在土質(zhì)機構(gòu)中，包括素土、灰土等可以使用擠密樁法。在使用擠密樁法時，應(yīng)保證處理的地質(zhì)結(jié)構(gòu)高程，應(yīng)超過地下水的位置，并且處理的土層中，含水率應(yīng)低于24%。

3.4真空預(yù)壓法

在國外地鐵施工中，會使用真空預(yù)壓法。使用真空預(yù)壓法進行控制沉降過程中，會豎向位置插入排水管，排水管進入到軟土結(jié)構(gòu)中，通過加固以及在表面使用砂土，會在排水管表面形成保護層，采用真空的方式，抽取排水管中的空氣，使排水管形成負壓的狀態(tài)，產(chǎn)生的負壓會傳遞至地質(zhì)結(jié)構(gòu)底部。土體與豎向排水管在氣壓的作用下，產(chǎn)生的空隙以及土地中的水，會進入到排水管中，使軟土中的空隙和水不斷減少，有效增強軟土結(jié)構(gòu)的強度。與其它控制方法相比，在操作上真空預(yù)壓法操作難度較大，但是獲得的土體結(jié)構(gòu)強度增強效果要優(yōu)于其它方法。在具體操作的同時，施工企業(yè)應(yīng)記錄操作過程，記錄獲取的數(shù)據(jù)，應(yīng)按照要求進行定期檢測，如排水管內(nèi)部負壓數(shù)據(jù)，應(yīng)始終保持在-80MPa以下，可以保證排水管始終處于負壓狀態(tài)。

4、工程案例

以某城市軌道工程土建項目為例，該工程沿途經(jīng)過的道路較多，會在沿途設(shè)置五個車站，工程建設(shè)線路總里程為10公里，車站建設(shè)面積為6.2萬平方米。在總里程中，地下工程線路長度為5.8公里，并且與既有線路連接，以便連接城市其它軌道。

在工程建設(shè)中，連接的道路如下，一是芙蓉北路、二是興隆路、三是興聯(lián)路、四是荷葉塘路、四是馮菜路、五是青竹湖路、流失彩霞路。在上述道路中，會在彩霞路和青竹湖路進行地鐵建設(shè)，在連接的道路中設(shè)置地鐵站。在地鐵站周圍，會建立停車場，停車場建設(shè)面積在4.5萬平方米左右。

在地鐵線路、地鐵站以及停車場共同作用下，會在施工區(qū)段內(nèi)，使土質(zhì)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)沉降情況。此外在停車場的旁邊，會建設(shè)辦公區(qū)域，辦公區(qū)域內(nèi)會設(shè)有綜合樓、牽混所、污水處理站、材料庫以及主出入口橋梁等建筑。在上述建筑中，洗車機庫以及工程停車區(qū)域，工程量較大，并且在主出入口橋梁建設(shè)過程中，會使用較多的大型設(shè)備。主出入口橋梁全長為62米，在橋臺以及橋墩建設(shè)中，采用樁柱式的方式，在建設(shè)中樁柱會進入到地下結(jié)構(gòu)1.3米的位置。基于上述建筑以及建設(shè)情況，施工企業(yè)在工程建設(shè)的準備階段，結(jié)合實際情況以及設(shè)計圖紙，對建設(shè)區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行深入的勘測，在勘測過程中，其中在興隆路以及興聯(lián)路等位置，地質(zhì)結(jié)構(gòu)中含有較多的粘性土，并且粘性土含水量較多，為防止在施工期間出現(xiàn)沉降情況，施工企業(yè)采用多種沉降控制方法，首先使用排水固結(jié)法，在地質(zhì)結(jié)構(gòu)中設(shè)置溝槽，利用溝槽排出地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的地下水。完成排水作業(yè)后，采用強夯處理技術(shù)和擠密樁技術(shù)，進一步加強地質(zhì)結(jié)構(gòu)的處理。使用強夯處理技術(shù)，在粘性土較多的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，使用重錘進行土質(zhì)結(jié)構(gòu)強夯，通過強夯使土質(zhì)結(jié)構(gòu)更加緊密。使用擠密樁技術(shù)，向土質(zhì)中加入水泥砂漿，利用水泥砂漿與周圍的地質(zhì)結(jié)構(gòu)相互融合，在相互融合中，進一步提升地質(zhì)結(jié)構(gòu)的強度。完成土質(zhì)處理后，進入到施工環(huán)節(jié)，施工企業(yè)密切觀測土質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化，在觀測中土質(zhì)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的沉降量，均控制在合理的范圍內(nèi)，整個施工過程較為穩(wěn)定。

結(jié)語：

綜上所述，在地鐵施工過程中，地下結(jié)構(gòu)含有大量的軟土，控制軟土出現(xiàn)的沉降情況，需要找出引發(fā)沉降的原因，采用正確的方法控制土質(zhì)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)沉降，通過控制施工段的沉降情況，會有效提升施工質(zhì)量，并且保證地鐵安全穩(wěn)定的運行。