蘭州至中川城際高鐵鹽漬土現場浸水載荷試驗分析

2018-04-25 03:53:32張樂婷王紅霞任小艷

中國建材科技 2018年1期

張樂婷王紅霞任小艷

(1甘肅交通職業技術學院，甘肅蘭州 730070；2蘭州交通大學，甘肅蘭州 730070)

1 試驗點場地概況

試驗點地形平坦開闊，線路行經在沖、洪積土層上，并行于既有線右側，水平距離約70m。地面高程849～858m，自然坡度1°～3°，呈北高南低的趨勢，相對高差1～2m。測區內為鹽質荒漠，地表零星生長有耐鹽植物，該段線路大部分設計為路堤，填方高度一般為2～4m。

2 試驗點地層巖性及物理力學特性

2.1 試驗點場地地質結構[1]

<2>CL含砂礫質黏土（Q4al+pl）：黃色，半堅硬～硬塑狀態，含10%～25%粗砂及礫石，鉆探巖芯中可見鹽及石膏的結晶體。一般厚0.2～0.5m，局部稍厚，屬Ⅱ級普通土，C組填料。

<5-2-1> GP-GC含黏土級配不良礫（Q4al）：灰褐、灰白色，稍濕，中密～密實狀，礫石占50%～55%，粒徑5～75mm，巖質成分以凝灰巖、砂巖、玄武巖等為主，呈圓、次圓狀，余為砂及粉質黏土充填，級配較差。不同深度可見到鹽結晶體，晶體成分主要為硫酸鹽（主要成份為CaSO42H2O），晶體含量約15%～30%，根據挖探揭示主要分布在DK79+100～DK82+000段含鹽及石膏晶體較多，一般厚0.5～1.5m，最厚可達2m，該層不宜作為路基填料。

<5-2>GP-GC含黏土級配不良礫（Q4al）：灰褐、灰色，稍濕，中密狀，稍有膠結，礫石占55%～60%，Φ5～75mm，夾少量的卵石，石質成分以凝灰巖、砂巖、玄武巖為主，呈圓、次圓狀，余為砂及粉質黏土充填，級配較差。不同深度亦能見到鹽及石膏的結晶體。廣泛分布測區厚度大于20m，屬Ⅲ級硬土，B組填料。

2.2 各巖土層物理力學參數

各巖土層物理力學參數見表1。

表1 巖土物理力學指標推薦值

3 試驗方法及設備

3.1 試坑設計及測點布置

根據試驗條件并依據《鹽漬土地區建筑技術規范》確定荷載板直徑為0.8m，試坑直徑為2.5m。在坑內布置12個沉降觀測點，每個類別的觀測點均應連線后呈正方形，且平行均勻分布于基準梁的兩側，其中，4個表層觀測點（9#，10#，11#，12#）布置在距試坑中心1m的坑底天然土層，4個荷載板觀測點（1#，2#，3#，4#）布置在荷載板外側邊緣處，4個分層觀測點（5#，6#，7#，8#）布置在距試坑中心0.43m的不同深度土層。

3.2 工況及原理

根據《鹽漬土地區建筑技術規范》和當地氣象條件，設定各工況，并設定浸水壓力為200KPa（即千斤頂反力10t）。加載階段分為8級進行；浸水階段分浸水60mm浸水工況，24小時30cm常水頭浸水工況，30cm常水頭長期浸水工況；將承載力特征值階段分8級荷載進行加載，以更準確的確定地基承載力。

4 試驗過程

表2 試驗工況劃分

1）開挖直徑2.5m，深0.4m的圓形試坑。

2）在以試坑中心點為圓心，半徑為0.55m的圓上，鉆四個直徑11cm的孔，四個孔的連線呈正方形且每側兩孔連線要平行于基準梁，孔底距坑底分別1.6m、3.2m、4.6m、7.6m。

3）在孔內用適量砂子（2～3cm）墊平并壓實，將沉降板平放在坑內，保持鋼筋桿垂直，然后放入3～5cm砂子壓在沉降板上并壓實，再放入PVC管，套在測桿上。將沙子分層填充PVC管周圍空隙至離鉆孔口30cm，每層填0.5m，用鋼筋搗實，離鉆孔口30cm的范圍內用粘性土填筑壓實。

4）在載荷板底鋪設 3cm厚的砂層，并使之密實，將直徑為0.8m的載荷板安置在試坑中心，將反力梁及千斤頂安置好，并將25t荷載均勻堆放在加載架上。

5）架設基準梁，并固定牢固，將安裝在12根測桿（沉降板4根，載荷板4根，試坑底4根）上的百分表探針放置在基準梁上，將表調零。

6）依次按照各試驗步驟條件進行加載和注水，并由記錄人員讀數并記錄，試驗由步驟1～19依次進行。每級工況下，前 1 小時內按間隔時間 10、10、10、15、15min 讀數，一小時以后，每隔半小時測讀一次沉降量。連續兩小時內，每小時的沉降量小于0.1mm 時，則認為沉降已穩定，可進行下一級工況，至最后一級荷載作用下地基沉降穩定。