基于水泥土搅拌桩的黄土隧道浅埋段地表加固结构的制作方法

本实用新型属于隧道施工技术领域，尤其是涉及一种基于水泥土搅拌桩的黄土隧道浅埋段地表加固结构。

背景技术：

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。黄土湿陷系数(也称湿陷系数)是评价黄土湿陷性的力学参数，指在一定压力下，黄土湿陷系数是指土样浸水前后高度之差与土样原始高度之比。黄土湿陷系数是评价黄土湿陷性的一个重要指标，可由试验直接测出。根据黄土湿陷系数不同，黄土分为湿陷性黄土和非湿陷性黄土。其中，非湿陷性黄土是指在自重和外部荷载作用下被水浸湿后完全不发生湿陷或黄土湿陷系数＜0.015的黄土。非湿陷性黄土是黄土是在干旱气候条件下形成的特种土，一般为浅黄、灰黄或黄褐色,具有目视可见的大孔和垂直节理。湿陷性黄土是指在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土，属于特殊土，有些杂填土也具有湿陷性，广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区的黄土多具湿陷性。

随着我国大力推行“一带一路”及西部大开发政策，在我国西北地区大量建设交通基础设施，使穿越黄土地层的隧道工程越来越多。黄土地层具有多孔性、垂直节理发育、透水性强和沉陷性等地质特性，在隧道工程施工中易产生掌子面坍塌和初期支护结构大变形等情况，造成施工安全风险高、难度大。尤其是对黄土隧道的隧道浅埋段进行施工时，施工难度更大。其中，隧道浅埋段指的是隧道上部覆盖层不足隧道洞跨2倍的隧道区段。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于水泥土搅拌桩的黄土隧道浅埋段地表加固结构，其结构简单、设计合理且施工简便、使用效果好，采用水泥土搅拌桩提前对黄土隧道地表进行加固处理，提前将隧道洞洞顶松散土体进行固结，节约了在洞内进行管棚法施工的时间，同时避免了隧道洞身周侧土体上软下硬的问题，使隧道洞结构更稳定。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于水泥土搅拌桩的黄土隧道浅埋段地表加固结构，其特征在于：包括对所施工黄土隧道的隧道浅埋段所处区域的地表进行加固的水泥土搅拌桩加固结构，所述水泥土搅拌桩加固结构沿隧道浅埋段的隧道纵向延伸方向布设，所述水泥土搅拌桩加固结构的纵向长度与隧道浅埋段的纵向长度相同；所述水泥土搅拌桩加固结构位于隧道浅埋段的正上方，所述水泥土搅拌桩加固结构的宽度大于隧道浅埋段的开挖宽度；所述隧道浅埋段的隧道埋深为12m～15m，所述水泥土搅拌桩加固结构的竖向高度大于隧道浅埋段的隧道埋深，所述水泥土搅拌桩加固结构的竖向高度为15m～20m；所述水泥土搅拌桩加固结构为采用多根水泥土搅拌桩对隧道浅埋段所处区域地层进行加固后形成的加固结构，多根所述水泥土搅拌桩呈梅花形布设，多根所述水泥土搅拌桩呈均匀布设且其均呈竖直向布设，相邻两根所述水泥土搅拌桩之间的间距L＝70cm～80cm，相邻两根所述水泥土搅拌桩的桩身相互咬合；多根所述水泥土搅拌桩的结构和尺寸均相同，所述水泥土搅拌桩的高度与水泥土搅拌桩加固结构的竖向高度相同，所述水泥土搅拌桩为圆柱桩且其桩径d＝φ75cm～φ85cm，其中d＞L。

上述基于水泥土搅拌桩的黄土隧道浅埋段地表加固结构，其特征是：所述隧道浅埋段的隧道开挖断面不小于100m²。

上述基于水泥土搅拌桩的黄土隧道浅埋段地表加固结构，其特征是：所述水泥土搅拌桩加固结构的宽度D为1.8B～2B，其中B为隧道浅埋段的开挖宽度。

上述基于水泥土搅拌桩的黄土隧道浅埋段地表加固结构，其特征是：所述的B＝11m～12m，所述的D＝20m～24m。

上述基于水泥土搅拌桩的黄土隧道浅埋段地表加固结构，其特征是：所述的L＝75cm，d＝φ80cm。

上述基于水泥土搅拌桩的黄土隧道浅埋段地表加固结构，其特征是：所述隧道浅埋段所处区域的地层包括上部地层和位于所述上部地层下方的下部地层，所述上部地层为湿陷性黄土地层，所述下部地层为非湿陷性黄土地层；所述隧道浅埋段的隧道洞上部位于所述上部地层内，所述隧道浅埋段的隧道洞中部和下部均位于所述下部地层内；

所述水泥土搅拌桩加固结构底部进入所述下部地层内，所述水泥土搅拌桩加固结构底部进入所述下部地层内的深度不小于0.5m。

上述基于水泥土搅拌桩的黄土隧道浅埋段地表加固结构，其特征是：所述隧道浅埋段的隧道埋深为12.5m～13.5m，所述水泥土搅拌桩加固结构的竖向高度为17.5m～18.5m。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、设计合理且投入施工成本较低。

2、施工简便，按照常规施工方法对水泥土搅拌桩进行施工，并通过多根相互咬合的水泥土搅拌桩对隧道浅埋段所处区域的地层进行整体加固即可，施工效率高，所需工期较短。

3、使用效果好，采用水泥土搅拌桩提前对黄土隧道地表进行加固处理，提前将隧道洞洞顶松散土体进行固结，节约了在洞内进行管棚法施工的时间，同时避免了隧道洞身周侧土体上软下硬的问题，使隧道洞结构更稳定，提高做好预加固，确保施工安全。

4、适用范围广，适用于浅埋淤积土、素填土以及类似特点隧道的暗挖施工。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的加固状态示意图。

图2为本实用新型的水泥土搅拌桩咬合状态示意图。

附图标记说明:

1—水泥土搅拌桩加固结构；2—隧道浅埋段；3—水泥土搅拌桩。

具体实施方式

如图1、图2所示，本实用新型包括对所施工黄土隧道的隧道浅埋段2所处区域的地表进行加固的水泥土搅拌桩加固结构1，所述水泥土搅拌桩加固结构1沿隧道浅埋段2的隧道纵向延伸方向布设，所述水泥土搅拌桩加固结构1的纵向长度与隧道浅埋段2的纵向长度相同；所述水泥土搅拌桩加固结构1位于隧道浅埋段2的正上方，所述水泥土搅拌桩加固结构1的宽度大于隧道浅埋段2的开挖宽度；所述隧道浅埋段2的隧道埋深为12m～15m，所述水泥土搅拌桩加固结构1的竖向高度大于隧道浅埋段2的隧道埋深，所述水泥土搅拌桩加固结构1的竖向高度为15m～20m；所述水泥土搅拌桩加固结构1为采用多根水泥土搅拌桩3对隧道浅埋段2所处区域地层进行加固后形成的加固结构，多根所述水泥土搅拌桩3呈梅花形布设，多根所述水泥土搅拌桩3呈均匀布设且其均呈竖直向布设，相邻两根所述水泥土搅拌桩3之间的间距L＝70cm～80cm，相邻两根所述水泥土搅拌桩3的桩身相互咬合；多根所述水泥土搅拌桩3的结构和尺寸均相同，所述水泥土搅拌桩3的高度与水泥土搅拌桩加固结构1的竖向高度相同，所述水泥土搅拌桩3为圆柱桩且其桩径d＝φ75cm～φ85cm，其中d＞L。

本实施例中，所述隧道浅埋段2的隧道开挖断面不小于100m²。

实际施工时，所述水泥土搅拌桩加固结构1的宽度D为1.8B～2B，其中B为隧道浅埋段2的开挖宽度。

其中，隧道浅埋段2的开挖宽度指的是隧道浅埋段2的隧道洞的开挖宽度，开挖宽度是指考虑了二衬、初期支护、预留变形量后所述隧道洞的开挖轮廓的最大开挖宽度。

所述隧道浅埋段2的隧道埋深指的是隧道浅埋段2的隧道洞的埋深，所述隧道洞的埋深指的是隧道开挖断面的顶部至自然地面的垂直距离。

为进一步确保加固效果，所述的B＝11m～12m，所述的D＝20m～24m。

本实施例中，所述的B＝11.7m，所述的D＝22m。实际施工时，可根据具体需要，对B和D的取值大小进行相应调整。

本实施例中，所述的L＝75cm，d＝φ80cm。

实际施工时，可根据具体需要，对L和d的取值大小进行相应调整。

本实施例中，所述隧道浅埋段2所处区域的地层包括上部地层和位于所述上部地层下方的下部地层，所述上部地层为湿陷性黄土地层，所述下部地层为非湿陷性黄土地层；所述隧道浅埋段2的隧道洞上部位于所述上部地层内，所述隧道浅埋段2的隧道洞中部和下部均位于所述下部地层内；

所述水泥土搅拌桩加固结构1底部进入所述下部地层内，所述水泥土搅拌桩加固结构1底部进入所述下部地层内的深度不小于0.5m。

本实施例中，所述隧道浅埋段2的隧道埋深为12.5m～13.5m，所述水泥土搅拌桩加固结构1的竖向高度为17.5m～18.5m。实际施工时，可根据具体需要，对隧道浅埋段2的隧道埋深和水泥土搅拌桩加固结构1的竖向高度进行相应调整。

对所施工黄土隧道进行开挖之前，先沿隧道延伸方向由后向前采用多根水泥土搅拌桩3对隧道浅埋段2所处区域的地层进行加固，并形成水泥土搅拌桩加固结构1，随后再对所施工黄土隧道进行开挖施工。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。