超长大直径桩在湿陷性黄土路基中的浸水试验研究.doc

第XX卷第X期岩土工程学报VOLXXNOXXXXX年X月CHINESEJOURNALOFGEOTECHNICALENGINEERINGXXXX,XXXX超长大直径桩在湿陷性黄土路基中的浸水试验研究郑建国1,2，王晓红1，刘争宏2（1西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安710055；2机械工业勘察设计研究院，陕西西安710043）摘要针对超长大直径桩，在郑州西安客运专线DK354处进行的自重湿陷性黄土场地现场浸水试验和桩基静载试验中,采用浅标点和深标点对地基土地面湿陷变形及深层湿陷变形进行了沉降观测，分析了超长大直径钻孔灌注桩消除黄土湿陷性的效果，得出可消除约50的湿陷量,且试坑内湿陷变形呈“漏斗型”。为今后类似工程场地自重湿陷性评价及湿陷性黄土路基设计提供参考。关键词超长大直径桩湿陷性黄土路基浸水试验沉降观测中图分类号TU441文献标识码A文章编号XXXX作者简介郑建国1964–，男，博士，教授级高工，主要从事黄土力学、土工可靠性研究及动力学的研究。IMMERSIONTESTOFOVERLENGTHLARGEDIAMETERPILESINCOLLAPSIBLELOESSROADBEDZHENGJIANGUO1,2,WANGXIAOHONG1,LIUZHENGHONG21COLLEGEOFCIVILENGINEERING,XI’ANUNIVERSITYOFARCHITECTURE2CHINAJIKANGEOTECHINICALINSTITUTE,XI’AN710043,CHINAABSTRACTFORTHEBUILDINGOFZHENGZHOUXI′ANPASSENGERSPECIALLINE,IMMERSIONTESTANDVERTICALSTATICLOADTESTINSELFWEIGHTCOLLAPSIBLELOESSISCONDUCTEDATTHESITEINDK354,THECOLLAPSIBLEDEATIONONTHEGROUNDANDUNDERTHEGROUNDISOBSERVEDWITHSHALLOWMARKANDDEEPMARKTHEEFFECTOFTREATMENTISANALYZEDABOUT50COLLAPSIBLEDEATIONCANBEELIMINATED,ANDTHECOLLAPSIBLEDEATIONINPITISLIKEA“FUNNELTYPE”THERESEARCHRESULTSMIGHTBEUSEFULTOSELFWEIGHTCOLLAPSIBILITYUATIONANDTHEDESIGNOFROADBEDINSIMILARSITESKEYWORDSOVERLENGTHLARGEDIAMETERPILECOLLAPSIBLELOESSROADBEDIMMERSIONTESTSETTLEMENTOBSERVATION0引言超长大直径桩普遍认为是桩长大于50M，桩径大于800MM的各种类型桩，主要有钢管桩、混凝土预制桩和钻孔灌注桩。针对黄土地区修建高速铁路严格控制沉降的特点，超长大直径钻孔灌注桩以其具有较高单桩承载力并且能有效消除黄土湿陷性的优点在工程上应用数量急剧增多。目前，对黄土地基中超长桩的研究相对较少，费鸿庆等对黄土地基中超长钻孔灌注桩的工程性状进行了一定研究，阳吉宝等对这类桩的荷载传递机制进行了研究，然而对于超长大直径桩消除黄土湿陷性的研究尚不多见，基于此本文主要针对超长大直径桩减小黄土湿陷性进行研究探讨。郑西铁路客运专线全长4845KM,是我国在湿陷性黄土地区建设的第一条时速350KM/H无砟轨道客运专线,黄土湿陷性是该线遇到的主要特殊工程地质问题。根据勘察资料，湿陷性黄土区段占全线总长度的65，其中自重湿陷性黄土约占线路全长的27，湿陷程度从轻微（Ⅰ级）到很严重（Ⅳ级）在整个专线路段均有分布。本文研究的DK354处的黄土试坑浸水试验工点位于陕西省华阴市卫峪乡渭河二级阶地上，占地面积约10亩。该工点进行了黄土地基试坑浸水试验和补充桩基静载浸水试验。通过对两次浸水试验的监测，掌握了该区段黄土在自然条件下的最大湿陷量，和有试桩的环境下的黄土湿陷量，从而得出超长大直径桩消除湿陷性的效果。黄土地基中的超长桩具有较大的承载力，对于消除黄土地基的湿陷性也有显著效果。XXX岩土工程学报XXXX年1试验场地地质条件11土层结构及地基土物理力学性质试验场地位于渭河南岸，其周围无复杂地貌，地势平坦，地形开阔，,地下水位约在地面下35M左右。试验场地黄土层分布在地面下245M范围内,245M以下见中更新世砂层，湿陷土层厚度225M。地面下245M范围内地基土自上而下见表1，土层物理力学性质指标见表2。12地基湿陷性浸水试验场地内自重湿陷系数0015的土层ZS主要为②、③层，根据室内土工试验结果计算黄土的自重湿陷量计算值为4637MM,，计算的湿陷量ZS计算值为7753MM,试验场地为自重湿陷性黄土场S地，地基湿陷等级为Ⅳ（很严重）级。表1试验场地土层结构TABLE1STRATUMOFGROUND层号层名地质年代地层描述层厚/M①②③④黄土状土黑垆土黄土古土壤Q4ALQ4ELQ3EOLQ3EL黄褐色,松散,含白色菌丝状物,具针孔褐色,松散,含白色钙质条纹褐黄色,含少许钙质条纹及钙质结核,偶见蜗牛壳,具大孔,针状孔隙发育红褐色,块状结构,含较多钙质条纹,少量钙质结核28350709181190202试验设计及试验过程21试坑浸水试验试验试坑呈圆形，直径25M,深度05M，坑底部铺设10CM厚的砂砾石。在浸水试坑内布置了孔径为108MM127MM、孔深25M的浸水孔12个，浸水孔在以试坑中心为圆心，半径为10M的圆上均匀分布，浸水孔内充满砂砾石。试验布置浅标点64个，深标点36个,浅标点是由试坑中心向外围夹角为120°的3个方向放射状布置。浅标点埋深05M，间距分别为10M、15、25M、50M不等。浅标点标杆采用镀锌钢管。深标点布置在坑内距试坑中心点10M的圆周范围内，均为机械式深标点，是在与浅标点测线两侧夹角30°的方向共计6条测线上布置。深度设置为自坑底以下10M内间距为2M,1020M间距为1M。深标点装置由内管和外管组成，内管采用镀锌钢管用于测量湿陷变形，外管采用PVC管用于保护内管，具体布置图见观测标志布置图1。NN M M图例钻孔地面标点深层标点浸水孔A测线B测线C测线图1浸水试坑观测标志布置图FIG1ARRANGEMENTOFOBSERVATIONMARKINIMMERSIONPIT表2土层物理力学性质指标TABLE2PHYSICOMECHANICALPROPERTIESOFSOIL土层天然含水率（）天然密度（G/CM3）干密度（G/CM3）饱和度孔隙比液限塑限塑性指数压缩系数MPA1压缩模量MPA湿陷系数自重湿陷系数①1711591364709942831751080913100450003②166156134441026284175109132160056004③1141151133361034266166990683100380027③216158136430999271169102023103003