大厚度湿陷性黄土场地铁路桥梁灌注桩负摩阻力计算方法

当铁路桥梁桩基穿越大厚度湿陷性黄土场地时，桩基负摩阻力和中性点深度的合理取值与计算，是目前需要解决的工程难题。针对现行规范的不足，在分析总结湿陷性黄土场地桩基浸水试验结果的基础上，采用抛物线拟合负摩阻力达到稳定状态时的分布，并对中性点深度比、负摩阻力最大值出现深度、负摩阻力最大值与平均值等参数进行分析与探讨；根据负摩阻力的力学机理与分布模式，考虑湿陷性土层厚度对动摩擦系数的影响，提出负摩阻力计算方法。结果表明：浸水前桩顶承受一定竖向荷载时，湿陷性黄土层下限深度采用室内试验计算值，确定的中性点深度比与现行规范推荐值较为一致；负摩阻力最大值出现深度基本为中性点深度的0.5倍，负摩阻力最大值为其平均值的1.5倍；采用该方法计算的负摩阻力平均值与《湿陷性黄土地区建筑灌注桩基技术规程》推荐值较为一致，可作为大厚度湿陷性黄土场地灌注桩单桩竖向承载力计算时的特征值，研究结果可为湿陷黄土地区的桩基工程设计提供参考。     

湿陷性黄土区桩基负摩阻力统计分析及建议

研究目的:在黄土地区桩基设计中,桩基负摩阻力和中性点深度的合理取值一直是研究及设计人员所关注的难点问题。本文在对湿陷性黄土地区桩基负摩阻力和中性点深度影响因素分析的基础上,搜集国内近30余项黄土地区桩基现场浸水试验研究成果,对黄土地区桩基负摩阻力的取值和中性点深度进行总结及统计分析。研究结论:(1)通过大量测试数据的统计分析,明确了负摩阻力取值和中性点深度的上下限范围;(2)在桩顶标高低于-5 m、桩周土湿陷性土层厚度不大于6 m且湿陷等级不大于Ⅱ级的范围内,桩周土对桩体基本没有负摩阻力产生;(3)在实际工程中,桩顶往往承受较大荷载,且工作过程中浸水湿陷几率和湿陷量远不及现场注水湿陷充分,这些因素均使实际工作桩基的中性点上移,分析建议桩基中性点出现位置(中性点深度比ln/l0)选择在0.5～0.7之间;(4)通过对大量实测数据的统计分析,建议深厚层强湿陷性黄土地区桩基设计时负摩阻力取15～35 k Pa是符合实际的,并建议进一步开展黄土地区桩基础负摩阻力性状的原位试验研究,以期利用本次研究成果为深厚层强湿陷黄土地区的桩基设计提供依据。     

郑西线湿陷性黄土地区桥梁基桩负摩阻力计算探讨

郑西客运专线经过三门峡至灵宝湿陷性黄土地区,桥梁基桩穿过湿陷性黄土承载力计算必须考虑负摩阻力。通过采用国内2种规范负摩阻力计算方法,对工程实例进行计算,以及对基桩穿过湿陷性黄土浸水载荷试验实测过程中负摩阻力变化规律、中性点变化规律、桩侧摩阻力发挥情况的分析,寻求该段桥梁桩基负摩阻力计算方法。     

湿陷性黄土区铁路桩基试验研究

黄土湿陷性对铁路桩基承载力及变形产生较大影响,现场浸水试验是研究该类问题的主要手段.通过天然及饱和两种状态下单桩竖向载荷试验,探讨在该过程中湿陷性黄土地层的合理力学指标及桩基侧摩阻力、端阻力、沉降与载荷的变化规律.重点分析桩基浸水过程中桩体负摩阻力的变化特征,为湿陷性黄土地基处理及桩基方案的优化提供相关参数和设计依据,以达到湿陷性黄土区铁路建设安全可靠、经济合理的目的.     

基于固结与回弹试验的黄土自重湿陷下限深度确定方法

针对室内湿陷试验判定的黄土自重湿陷性与现场试坑浸水试验结果差异较大的问题，本文以西安黄土为研究对象，进行了黄土的自重湿陷系数试验与回弹试验，结果显示卸荷回弹变形与自重湿陷变形间存在紧密联系。通过扫描电镜试验、压汞试验等分析了不同压力下回弹变形与黄土微结构间的关系。应力较小时回弹变形较大，浸水附加变形（湿陷变形）以弹性为主并在卸荷后完全恢复，土体结构保持稳定；应力较大时回弹变形极小，浸水附加变形在卸荷后无法恢复，土体结构明显破损，黄土发生湿陷。在理论分析与试验结果的基础上提出了一种判定黄土自重湿陷下限深度的方法。黄土自重湿陷系数试验后，若土样卸荷回弹稳定高度大于浸水前固结稳定高度，则黄土不具自重湿陷性，反之则具有自重湿陷性，具有自重湿陷性的最大土层深度即自重湿陷下限深度。经工程实例验证，本文方法的判定结果与现场试坑浸水试验结果一致。     

浸水对湿陷性黄土中桩基承载特性影响的模型试验

湿陷性黄土桩基现场浸水试验一般情况下是先浸水然后等到黄土的湿陷性彻底发挥以后再加载使桩土体系沉降,最后趋于稳定的状态,在桩基正常使用过程中由于雨雪等原因桩基也会遇到先加载后浸水的情况。为了探究两种浸水工况对桩基承载特性的影响,设计了室内桩土模型试验。结果表明:与桩土体系先加载后浸水相比,先浸水后加载时桩基中性点位置提高,中性点位置随着浸水量的增大沿桩身向下移动,桩侧负摩阻力极大值增大46%,负摩阻力极值点沿桩身下降170 mm,桩基正摩阻力极大值提高46%,正摩阻力极值点沿桩身上升70 mm;两种浸水工况下的桩身轴力沿埋深的变化趋势都是先增大后减小的抛物线形;桩周土体在未浸水和先浸水后加载两种工况下的桩基极限承载力一样大。     

郑西客运专线湿陷性黄土工程技术的新进展

研究目的:为掌握郑西客运专线沿线湿陷性黄土的分布规律和地层结构特征,合理确定湿陷性黄土地基处理和桥梁桩基设计参数.研究结论:通过系统的现场试验研究,对沿线黄土的工程特性及其湿陷性进行了综合评价,确定了地基处理的措施和质量检验方法,分析了黄土地基在随机地震作用下的振陷与液化特性,总结了湿陷性黄土钻孔灌注桩在浸水过程中桩侧阻力、中性点、负摩阻力、承载力的发生与发展变化规律,为湿陷性黄土区客运专线建设提供了可靠依据.     

郑西线三门峡至灵宝段桥梁基桩试验研究

郑西客运专线三门峡至灵宝段桥梁采用钻孔灌注桩基础,桩数多且桩较长,基桩穿过砂质黄土、黏质黄土、砂及卵砾石层等,尤其是基桩穿过湿陷性黄土遇水后存在桩侧摩阻力折减和负摩阻力问题,为合理确定桩侧摩阻力设计取值、基桩承载力等,进行基桩静载试验和基桩穿过湿陷性黄土浸水载荷试验研究十分必要。对该段桥梁基桩静载试验、基桩穿过湿陷性黄土浸水载荷试验的目的、内容、方法、主要成果以及应用试验成果优化桩基设计等进行了较为详细的介绍。     

郑西客运专线黄土地基湿陷性现场浸水试验研究

在分析郑西客运专线黄土分布特征的基础上,选取8个典型工点进行黄土地基湿陷性现场浸水试验.试验结果表明:郑州至渑池段2个试验场地最大自重湿陷量为0.47～2.65 cm,属于Ⅱ级非自重湿陷性场地.渑池至西安段6个浸水试验场地最大自重湿陷量为10.4～160.3 cm,属于Ⅱ级～Ⅳ级自重湿陷性场地,黄土自重湿陷性基本服从自东向西逐渐增强的规律.自重湿陷性黄土下限深度,现场实测值一般小于取样计算值.浸湿范围、自重湿陷变形范围和裂缝发生范围,存在前者控制后者的关系.分段评价郑西客运专线沿线黄土湿陷性,提出地基处理深度、桩基负摩擦力设计深度及路基防排水宽度建议值.     

郑西线湿陷性黄土地区桥梁桩基沉降计算探讨

研究目的:郑西客运专线三门峡至灵宝段为湿陷性黄土深厚地区,桥梁桩基由于存在负摩阻力而发生过量沉降.而针对湿陷性黄土地区桩基沉降的计算方法至今未见报道,因此有必要通过相关研究寻求适合本线湿陷性黄土地区桥梁桩基沉降计算方法以便在设计阶段控制总沉降值.研究结论:(1) 湿陷性黄土地区桥梁桩基沉降计算必须考虑负摩阻力的影响;(2) 桩基采用总沉降不大于规定值控制设计是合理的;(3) 郑西线三门峡至灵宝段湿陷性黄土地区桥梁采用修正的铁路桥规方法计算桩基总沉降是可以控制设计的,施工期间应按相关规范进行沉降观测,并根据观测结果采用曲线回归法进行沉降评估分析;(4) 桩底以下土层压缩模量是影响沉降计算值的主要因素,勘探时务必准确测定桩底以下土层压缩模量.     

西韩城际铁路湿陷性黄土地层现场浸水试验研究

在分析西韩城际铁路沿线黄土分布特征的基础上,选取代表性场地开展现场试坑浸水试验。试验结果表明:场地实测最大自重湿陷量为46 mm,仅为室内压缩试验计算值的0.23倍;湿陷土层厚度15 m,除Q;黄土全部具有湿陷性外,Q;上部黄土亦具有湿陷性;地表水自然入渗深度超过50 m,浸润角约为40°,浸润范围约为浸水试坑直径的1.7倍。对现场实测值和室内计算值差异原因进行深入分析,得出在黄土结构未完全破坏之前,发生过湿陷的土体在特定条件下还有可能再次湿陷的结论。     

大厚度黄土湿陷特性现场及室内试验对比研究

以新建川口至大河家公路为研究对象,对古鄯服务区的湿陷性黄土进行了现场试坑浸水试验和室内试验。结果表明:试验场地黄土土体自重湿陷量的实测值与室内试验计算值存在较大差异的主要原因是湿陷性土层分布不连续;自重湿陷系数与含水率之间存在良好的线性负相关性,随着含水率的增大而减小,且土体含水率19.5%的黄土场地不具有自重湿陷性;自重湿陷系数与孔隙比之间存在良好的线性正相关性,随着孔隙比的增大而增大;该地区黄土发生湿陷的起始孔隙比为0.98。     

湿陷性黄土区桥梁桩基承载力浸水试验研究

依托兰州南绕城高速公路建设项目在湿陷性黄土区进行了大型现场浸水试验,在天然和浸水2种工况下,研究连续浸水对湿陷性黄土区桥梁桩基承载力的影响。研究结果表明:以年降雨量为注水量,连续浸水后加载桩基的承载力只有天然状态下的60%,桩基承载力降低是由于黄土抗剪强度降低使桩侧的摩阻力降低;浸水前后桩基的不可恢复变形由44.1%增至91.55%,变形基本不能恢复;恒载浸水状态下桩基沉降量是浸水前加载状态下的5.3倍;浸水后土体材料性质改变,浸水的影响远大于正常工作荷载。     

大厚度湿陷性黄土地铁工程 综合处理措施初探

针对大厚度湿陷性黄土区段地铁工程,提出 以分析浸水可能性和水敏性为主、防水和地基处理并 重、有效发挥天然黄土承载力的总体处理思路。研究 表明,大厚度湿陷性黄土具有地层结构连续稳定、抵抗 变形能力强、承载力高、10 m 以内浸水可能性较大、 10 m以下浸水可能性较小的特点。地铁工程应充分利 用上述特点,结合黄土力学研究新成果,提出技术先 进、经济节约的综合处理措施。     

郑西铁路客运专线路基防排水技术研究

研究目的:郑西铁路客运专线沿线的黄土广泛分布,湿陷性黄土区段占全线总长度的65%,湿陷程度从轻微(Ⅰ级)到严重(Ⅳ级),涵盖了我国湿陷性黄土的全部类型。在这样复杂的工程地质地段修建高速铁路,具有极大的不确定性和挑战性。因此,郑西铁路客运专线开工建设前期,根据沿线黄土丘陵、伊河和洛河二级阶地、黄土塬、黄河二级阶地、渭河二级阶地等不同地貌单元特点,选择典型的试坑浸水试验场地,在充分浸水条件下,查明湿陷性黄土在大面积浸水条件下的影响范围,并为地基处理和防排水设计提供试验资料。研究结论:通过试验研究表明:8个现场浸水试验场地完全浸水后的浸润线斜率在1.3～6.0之间;试坑外15 mm湿陷变形量发生位置距浸水试坑边的水平距离自东向西逐渐增大,为6～15 m;防排水措施距路肩的水平距离为0.2～0.5倍的湿陷性黄土层厚度,设计深度在DK233～DK250段、DK250～DK321段和DK321～DK356段分别为0.32H-1.60a、1.53H-3.40a、0.88H-1.75a。     

湿陷性黄土地区高速铁路路基地基沉降控制技术

郑西、西宝和大西高速铁路是我国在湿陷性黄土地区先后修建的无砟轨道高速铁路,黄土地基湿陷沉降是影响铁路安全的关键因素。结合这3条高铁路基工程,开展了物理力学试验、应力测试、桩身材料试验、现场浸水试验和沉降观测,对黄土路基地基的湿陷变形量、沉降计算影响深度、沉降计算经验修正系数、压缩模量扩大系数等进行了分析,并对适用于高速铁路的湿陷性黄土地基处理方法进行了总结,可为湿陷性黄土地区高速铁路路基地基沉降控制提供参考。     

银昆高速公路湿陷性黄土地基水泥土挤密桩处理试验研究

水泥土挤密桩复合地基的承载力和浸水后的时空变形特征是高速公路湿陷性黄土地基处理的重要研究课题。以银川至昆明高速公路(G85)太阳山开发区至彭阳(宁甘界)段为研究对象,采用现场载荷试验和浸水试验为手段,研究水泥土挤密桩处理后的复合地基承载力和浸水条件下的复合地基变形。研究表明:水泥土挤密桩对黄土地基的承载力改善具有十分显著的作用,随着桩数的增加,复合地基承载力特征值和群桩效应均随之增加;不同深度处的湿陷变形速率曲线规律具有明显的一致性,土体湿陷变形呈现时间早、速度快、变形量大的特点;在浸水试验试坑竖向方向和横向方向的变形分析表明水泥土挤密桩对黄土地层的湿陷变形能够起到良好的控制作用。     

水泥土夯扩挤密桩对湿陷性黄土层水平应力的影响

以铁路站房区湿陷性黄土地基为研究对象，采用水泥土夯扩挤密桩进行预加固，结合处理前后室内试验和原位测试结果，研究桩长、桩间距对水泥土挤密桩处理效果的影响，揭示了处理前后加固深度内桩间土层水平应力和超固结比变化规律。结果表明：桩间距显著影响桩间土挤密效果，桩长的影响较小，当桩间距从1.2 m减小为1.0 m时桩周塑性区挤密效果显著增强，采用水泥土夯扩挤密桩处理湿陷性黄土地基时建议桩间距不大于1.0 m；锥尖阻力、侧壁阻力、水平应力比和超固结比随深度的增大呈现出先增大后减小的变化规律，埋深0～12 m范围内水平应力比在2～4变化，超固结比OCR在4～12变化，说明水泥土夯扩挤密桩显著增大了土层水平应力和强度，但深度大于12 m时水泥土夯扩挤密桩的处理效果减弱。研究结果从土层水平应力角度揭示了水泥土夯扩挤密桩的加固机理，可为湿陷性黄土地区水泥土夯扩挤密桩的工程应用提供技术支持。     

湿陷性黄土地区客运专线桥梁设计的探讨

作为客运专线土建工程的主要组成部分,桥梁的主要功能是为高速列车提供平顺、稳定的桥上线路,确保运营安全和乘坐舒适,并尽量减少使用期间结构的维修工作量.湿陷性黄土地区,由于黄土湿陷性的存在而产生的负摩阻力对桥梁基础--桩基产生较大的影响.本文结合郑西客运专线的湿陷性黄土区桥梁设计进行初步的探讨.     

石灰改良黄土的工程特性试验研究

由于黄土具有湿陷性,黄土地区工程建设往往需要对地基进行处理。石灰作为一种凝胶材料,是一种很好的地基加固材料。在浸水饱和和未浸水两种状态下分别对掺灰比3%,5%,7%,9%和15%的改良黄土进行固结试验,分析石灰不同掺量对改良黄土性能的影响。试验结果表明:随着石灰掺量的增加,改良黄土的压缩系数先降低后升高,渗透系数先减小后增大,掺灰比为7%时压缩系数和渗透系数均降到最低;石灰改善黄土湿陷性效果明显,掺灰比7%的改良黄土湿陷性系数最小,基本不发生湿陷;石灰的掺入能有效改善黄土的性能,且石灰掺量7%时改良黄土各项性能得到最大改善,故最佳掺灰比为7%。