西安地铁少陵塬段大厚度湿陷性黄土现场浸水试验研究

西安地铁少陵塬段大厚度湿陷性黄土现场浸水试验研究

王琪

西安长安大学工程设计研究院有限公司，陕西 西安 710054

摘 要 为研究地铁线路穿越大厚度湿陷性黄土，针对室内试验评价结果不准确的缺点，本论文以西安地跌少陵塬段为研究对象，通过开展现场浸水试验，研究了黄土的湿陷变形特征。研究结果可为西安地铁少陵塬段大厚度湿陷性黄土地层的设计施工提供借鉴。

关键词 西安地铁；大厚度湿陷性黄土；现场浸水试验；湿陷变形特征

随着城市轨道交通的不断发展，许多地铁线路不可避免的需要穿越湿陷性黄土场地，由于湿陷性黄土本身的区域性、特殊性、复杂性等，使得在湿陷性黄土场地施工存在很大的风险。目前研究黄土湿陷性的方法主要有两种，分别为室内试验和现场试坑浸水试验。因黄土取样及运输过程中易受扰动，难以避免的会对室内试验结果产生影响。相对而言，现场试坑浸水试验能够更接近于工程场地实际产生湿陷的情况，试验结果更加准确可靠。场地黄土的湿陷类型及湿陷性评价结果将直接关系到相关工点的工程投资和施工方法，采用现场浸水试验准确查明场地湿陷类型十分必要，可以进一步研究自重湿陷性黄土的湿陷变形特征，为工程设计提供可靠参数。

1浸水试验过程

1.1试验场地概况

本次研究的场地为西安地铁十五号线少陵塬段，场地地势较为平坦，地下水位大于30m，地层自上而下依次为新黄土、古土壤、老黄土、古土壤，且分布连续。依据详勘报告，十五号线东段少陵塬段内存在厚层自重湿陷性黄土，其中的3-1-1层新黄土和4-1-1老黄土具有湿陷性，湿陷性土层分布深度17.5～22.2m，为自重湿陷性黄土场地，场地地基湿陷等级为Ⅰ级（轻微）。

浸水试验场地选取神舟二路与东长安街十字东南角，拟建神舟二路站南侧空地内，距离神舟二路距离约100m，且均位于少陵塬的西侧地带，揭露地层与地铁线路层位一致，具有代表意义。

本次在试验场地内布置2口探井，取样进行室内试验，根据《湿陷性黄土地区建筑标准》（GB 50025—2018）有关规定计算，TJ1号探井自重湿陷量计算值Δzs为132mm，湿陷量计算值Δs为207mm，TJ2号探井的自重湿陷量计算值Δzs为103mm，湿陷量计算值Δs为362mm。按此判定试验场地的湿陷类型为自重湿陷性黄土场地，地基湿陷等级为Ⅱ（中等）级。

1.2试坑设计

根据探井揭露的试验场地岩土工程条件，为了使试坑底面以下全部湿陷性土层受水浸湿达到饱和，并充分产生自重湿陷，本次大面积现场浸水试验依据规范规定，在综合考虑各方面条件的前提下，最后将浸水试坑的直径确定为25m，试坑直径大于自重湿陷性黄土层厚度，沉降观测标点最深设至25m。

1.3测点布设

为准确测量现场浸水过程地表变形及不同土层随深度的变形规律，在试坑内外布置深标点及浅标点共计58个。其中试坑内浅标点19个；试坑外浅标点15个，最远距试坑外15m；试坑内深标点24个，最深设至25m。具体布设方法说明如下。

1.3.1浅标点布设

浅标点用以测量地面（湿陷）变形及其影响范围。由中心向坑边3个方向放射状布置A、B、C三条测线，三条测线呈120°夹角。试坑内浅标点：每条测线坑内布置6个观测地面湿陷变形的浅标点，每条测线第一个浅标点距圆心为1.5m，之后浅标点间距为2.0m。试坑外浅标点：在坑外沿3条测线设置观测地面变形的浅标点，第一个浅标点距坑边1m，距坑边1~11m，间距2m布设5个浅标点；距坑边15m处分别布设一个浅标点。

1.3.2深标点布设

在试坑内布置深标点，深标点用以测量不同土层随深度的变化规律，深标点的埋设深度考虑了场地黄土、古土壤分层情况，深标点在深度方向的布置原则如下：试坑内部地表下0~25m范围内，埋设深度分别为2.0m、4.0m、6.0m、7.9m、9.7m、12.0m、14.0m、16.0m、18.0m、20.0m、22.4m、25.0m，每一深度布设2个深标点，共计24个深标点。

1.4试验浸水情况

本试验注水历时35天，总注水量为17717m³。前期注水量较大，从第2天到第11天这10天的平均注水量达601m³/d，最大值出现在第4天，注水量754m³；试坑内布设的渗水孔加速水分下渗，使前期用水量相对较大，此后注水量逐渐趋于稳定下降，由540 m³/d逐渐下降至390 m³/d。

2湿陷变形特征

2.1浅标点沉降数据分析

本次试验共埋设浅标点24个，浅标点用来测量地表变形量，经现场实测，A方向浅标点沉降数据见表1。

表1 A方向浅标点累计沉降量统计表

注： “-”表示沉降。

从表中可看出浸水期间浅标点基本未发生湿陷沉降，停水后基本未发生固结沉降，地表最大沉降量（总沉降）2.2mm（编号：中心点Z0），其余标点沉降变形基本可以忽略不计。

2.2深标点沉降数据分析

本次试验共埋设深标点24个，深标点用来测量不同深度处土层变形量，经现场实测，各深标点沉降数据见表2。

表2 各深标点累计沉降量统计

注： “-”表示沉降。

从表中可看出浸水期间深标点变化量都非常小，局部发生抬升。经分析，抬升可能是测量误差或其它原因引起的，在测量精度范围之内，浸水试验期间各深标点基本未发生沉降。

2.3室内试验与现场试验结果对比分析

本场地室内试验确定的自重湿陷下限深度为17.7～19.0m，自重湿陷量为103～132mm，而现场实测未发生明显沉降变形，地表最大沉降量（总沉降）2.2mm，两者差异较大。依据《湿陷性黄土地区建筑标准》（GB 50025-2018）中4.2.3条及4.4.2条规定：当根据地区建筑经验难以确定湿陷类型时，甲类建筑和乙类中的重要建筑应按本标准第4.3.7条的规定进行现场试坑浸水试验，并应按自重湿陷量的实测值判定场地湿陷类型，当自重湿陷量的实测值和计算值出现矛盾时，应以实测值为准。因此，可以判定试验场地所代表的线路区段为非自重湿陷性黄土场地。

3结语

由于黄土地层的不均匀性，其分布没有明显的规律，同时室内试验存在一定的局限性，所以对于湿陷性黄土地区的地铁工程，应采用以现场试坑浸水试验为基础来评价黄土的湿陷性特征，进一步明确地铁工程中黄土地基的处理原则和措施，可以很好的解决实际工程中遇到的技术难题，为地铁工程中的地基处理等提供设计依据，产生良好的经济及社会效益。