湿陷性黄土综合管廊现场浸水试验研究

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西咸新区空港新城是国家海绵城市建设试点地区,主要分布着较厚的湿陷性黄土。在明挖综合管廊建设中如何进行地基处理是当前亟需解决的工程难题。同时海绵城市建设中的输、存、蓄、滞水等设施使得管廊上覆回填土、挖填交界面与地基入渗浸湿规律复杂,以及明挖管廊加卸荷不明使得综合管廊黄土层湿陷性评价无据可依。为此,本文依托陕西省重点研发计划项目进行明挖综合管廊现场浸水试验,该试验在管廊模型下设置3种地基处理方法,回填完成后进行浸水试验,通过现场监测对土体水分、深层与表面沉降、管廊结构应力应变、土压力等进行了研究,主要得到以下结论:(1)挖填交界面边坡作为水分入渗集中通道,采用挖填界面表层夯土回填措施可阻滞水分沿界面入渗。管廊顶部铺设水泥土垫层可使浸水结束时饱和度形态呈“八”字型,大幅度降低水分渗入管廊地基下湿陷性土层。浸水主要影响挖填界面外5 m范围,古土壤层隔水作用非常显著。(2)基于现场试验进行场地湿陷性评价为自重湿陷性场地。浸水过程中,地表沉降具有显著的三阶段特征,即快速沉降段(0~30 d),缓慢沉降段(30~90d)和稳定沉降段(90 d后)。地表管廊横剖面方向沉降差前10 d基本稳定,管廊顶部铺设水泥垫层其纵剖面沉降形态特征呈凹形,而非其它管廊表面沉降纵剖面图的漏斗形。(3)地表裂缝伴随着沉降的发生而发展,其中在浸水前30 d发展较快,首先出现在沉降较大的2号浸水坑两侧,后期逐渐增多并发展成环形裂缝,最后受降雨和浸水区域外地层沉降影响,表面裂缝有闭合现象。(4)填土受浸水期挖填界面滑动和裂缝影响,管廊侧壁侧向土压力较大,一度达到主动土压力的水平。底部土压力代表了管廊的加卸荷水平,根据自重应力对比计算可知浸水前管廊地基为卸荷状态。管廊顶部铺设水泥土垫层可显著减小管廊顶部的土压力,有利于管廊结构受力。(5)对比三种地基类型下的水分入渗和地基沉降可知,“挖填交界面表面夯土回填+管廊底部铺设膨润土防水毯+排水盲沟”措施可有效降低管廊的地基湿陷变形。因此对于湿陷性黄土地层综合管廊地基处理而言,防渗可起到事半功倍的效果。
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