泗陽城區(qū)淺部砂層工程地質(zhì)特性及其應(yīng)用探索

孫 君

（常州市規(guī)劃設(shè)計(jì)院，江蘇 常州 213000）

泗陽城區(qū)位于徐淮黃泛平原區(qū)，京杭運(yùn)河、廢黃河穿過城區(qū)，晚更新世以來歷經(jīng)多次黃河泛濫，形成的黃泛沖積物巖性以粉土及砂土與黏性土呈多層、互層結(jié)構(gòu)［1］，一般分布于17m以內(nèi)，其中埋深8～17m段砂土與黏性土多層、互層的土層狀態(tài)、密實(shí)度及分布差異甚大。黏性土狀態(tài)一般以可塑為主，但分布變化大，局部缺失；砂土密實(shí)度為稍密～密實(shí)，密實(shí)度和分布厚度差異大。 17～30m深度段分布硬塑黏土，性質(zhì)較好，土層穩(wěn)定。

泗陽地區(qū)通常將8～17m段土層統(tǒng)劃為一層，考慮該土層土性組成、狀態(tài)、密實(shí)度差異大，樁基參數(shù)取值一般不高。15～18層高層預(yù)制樁樁端持力層多選擇17～30m深度段分布的硬塑黏土。 由于8～17m段土層中含密實(shí)砂層，預(yù)制樁直接穿越時(shí)難度大，一般需采用預(yù)鉆孔輔助沉樁［2］，增加了樁基施工費(fèi)用。 而砂層在預(yù)鉆孔后出現(xiàn)的塌孔現(xiàn)象，也容易導(dǎo)致豎樁、無法沉樁至預(yù)定樁端持力層等樁基施工不利工況［3］。

本文結(jié)合泗陽地區(qū)典型勘察工程，針對(duì)8～17m段土層的工程地質(zhì)特性差異進(jìn)行土層分層細(xì)化，參照江蘇省DGJ32/TJ 208—2016《巖土工程勘察規(guī)范》［4］進(jìn)行樁基參數(shù)取值，并結(jié)合單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行樁基參數(shù)驗(yàn)證。為泗陽城區(qū)15～18層高層預(yù)制樁樁端持力層選擇提供了新的設(shè)計(jì)思路和實(shí)踐參考。

1 工程地質(zhì)特性分析

工程位于泗陽城區(qū)眾興鎮(zhèn)， 地貌類型屬于徐淮黃泛平原區(qū)沖積扇三角洲，為第四紀(jì)全新世（Q4）地層覆蓋區(qū)，以黏性土和砂（粉）性土為主，一般第四系全新統(tǒng)（Q4）沉積土層分布于約6m以內(nèi)（如表1中①～②3層，其中僅②1層輕微～中等液化，土層液化影響折減系數(shù)取ψl=1/3），第四系上更新統(tǒng)（Q3）及以前沉積土層一般分布于約6m以下（如表1中③1層及以下土層）。應(yīng)分析需要，8～17m段砂土已細(xì)分為③2層稍密～中密粉土夾粉砂、③2a層中密～密實(shí)粉細(xì)砂、③2b層可塑粉質(zhì)黏土、③3層密實(shí)粉細(xì)砂4個(gè)亞層，埋深30m內(nèi)土層基本物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如表1，典型剖面如圖1。

表1 基本物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)平均值

圖1 工程典型剖面圖

2 樁基參數(shù)對(duì)比及單樁承載力估算

泗陽地區(qū)樁基參數(shù)通常參照J(rèn)GJ94—2008 《建筑樁基 技 術(shù) 規(guī) 范》［5］取 值。 2016年 頒 布 實(shí) 施 的DGJ32/TJ208—2016《巖土工程勘察規(guī)范》，提出參照使用基于雙橋靜力觸探測(cè)試指標(biāo)估算樁基承載力的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系并結(jié)合靜載荷試驗(yàn)驗(yàn)證的建議。與樁基技術(shù)規(guī)范相比，DGJ32/TJ208—2016《巖土工程勘察規(guī)范》中預(yù)制樁樁側(cè)土側(cè)摩阻力的取值通常略低，而硬土（如密砂、硬塑黏性土等）略高；而樁端土端阻力的取值較建筑樁基技術(shù)規(guī)范要高，尤其是靜力觸探測(cè)試阻力高的硬土，甚至翻倍，充分考慮了土層地質(zhì)年代、固結(jié)程度等因素對(duì)樁端土承載能力的影響。

以典型工程為例，分別參照J(rèn)GJ94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》地區(qū)取值和DGJ32/TJ208—2016《巖土工程勘察規(guī)范》取值，進(jìn)行預(yù)制樁樁基參數(shù)對(duì)比，如表2。 ③2層粉土夾粉砂、③2a層粉細(xì)砂、③2b層粉質(zhì)黏土、③3層粉細(xì)砂統(tǒng)劃為一層砂層的傳統(tǒng)處理方式， 模糊了該砂層中的土性差異，而樁基參數(shù)的統(tǒng)一偏低取值， 更是忽略了該砂層中③3層粉細(xì)砂作為預(yù)制短樁樁端持力層的優(yōu)勢(shì)。

表2 樁基參數(shù)取值對(duì)比

基于以上兩種不同樁基參數(shù)取值、地層劃分， 以圖1中Z6～Z7號(hào)孔為例，進(jìn)行單樁抗壓承載力估算值對(duì)比，如表3。

表3 單樁抗壓承載力估算值對(duì)比

對(duì)于φ500樁長10m的預(yù)制短樁，較之江蘇勘規(guī)參數(shù)估算單樁抗壓承載力極限值， 由樁基規(guī)范的地區(qū)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)估算單樁抗壓承載力極限值約低45%～47%。 結(jié)合15～18層高層建筑單樁抗壓承載力的設(shè)計(jì)要求， 由樁基規(guī)范地區(qū)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)估算的單樁抗壓承載力極限值僅1594～1627kN， 設(shè)計(jì)布樁時(shí)十分困難。從單樁抗壓承載力出發(fā)，設(shè)計(jì)時(shí)一般選擇樁長加長，選用④1層硬塑黏土為樁端持力層（如表3）。

而選用④1層硬塑黏土為樁端持力層時(shí)會(huì)引發(fā)以下問題：

（1）以④1層硬塑黏土為樁端持力層時(shí)需穿越普遍厚約5m、平均qc約19.4MPa（一般15.8～25.4MPa）的③3層密實(shí)粉細(xì)砂，沉樁難度極大，需要預(yù)鉆孔等配套沉樁措施，提高了樁基施工費(fèi)用。

（2）預(yù)鉆孔時(shí)砂層自穩(wěn)性差［6］，易塌孔，可能給穿越砂層造成新的困難。

（3）預(yù)制樁預(yù)鉆孔加劇樁身上涌，易導(dǎo)致樁端與持力層接觸松弛甚至脫空等， 引發(fā)基樁阻力損失問題，造成基樁承載力降低的風(fēng)險(xiǎn)［7］。

（4）預(yù)制樁由單節(jié)樁加長為兩節(jié)樁，增加了接頭，同時(shí)也增加了樁身上涌導(dǎo)致接頭拉脫的風(fēng)險(xiǎn)［8］。

從樁基施工、基礎(chǔ)費(fèi)用、風(fēng)險(xiǎn)控制等多角度綜合分析考慮，采用預(yù)制短樁選用③3層密實(shí)粉細(xì)砂作為樁端持力層的基礎(chǔ)方案，值得進(jìn)一步實(shí)踐驗(yàn)證。

3 靜載驗(yàn)證和對(duì)比分析

為驗(yàn)證樁基參數(shù)選用合理性， 在項(xiàng)目4棟15～18層高層住宅附近布置7根試樁（樁號(hào)SZ1～SZ7），具體位置如圖2，試樁信息如表4。

圖2 試樁平面位置

表4 試樁信息

單節(jié)預(yù)制樁進(jìn)入持力層③3層密實(shí)粉細(xì)砂后結(jié)合壓樁力終止沉樁，無需預(yù)鉆孔輔助沉樁，施打過程順暢。試樁施打完畢滿足休止期要求后，進(jìn)行了單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)， 并與江蘇勘規(guī)參數(shù)估算所得單樁抗壓承載力極限值進(jìn)行了對(duì)比，如表5。

表5 試樁靜載與估算單樁承載力對(duì)比

單樁豎向抗壓靜載值比江蘇勘規(guī)參數(shù)估算所得單樁抗壓承載力估算值高出約2%～22%， 平均15%，比較吻合，參照DGJ32/TJ208—2016《巖土工程勘察規(guī)范》選用的樁基參數(shù)具有合理性。

4 結(jié)語

基于泗陽城區(qū)典型工程， 對(duì)淺部8～17m深度段的砂層進(jìn)行了工程地質(zhì)特性分析、 土層細(xì)化， 參照DGJ32/TJ208—2016《巖土工程勘察規(guī)范》優(yōu)化樁基參數(shù)取值，并通過單樁豎向抗壓靜載進(jìn)行驗(yàn)證，為泗陽城區(qū)15～18層高層住宅預(yù)制樁樁端持力層的選擇提供參考和借鑒，同時(shí)提出如下結(jié)論和建議：

（1）淺部8～17m深度段的砂層，夾可塑黏性土，工程地質(zhì)特性差異較大， 根據(jù)土層狀態(tài)或密實(shí)度進(jìn)行分層細(xì)化很有必要， 可為地基基礎(chǔ)型式的選擇和優(yōu)化提供地質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（2） 對(duì)于泗陽城區(qū)， 預(yù)制樁樁基參數(shù)可參照DGJ32/TJ 208—2016《巖土工程勘察規(guī)范》選用，基于雙橋靜力觸探測(cè)試指標(biāo)估算樁基承載力， 并結(jié)合破壞性試樁靜載荷試驗(yàn)驗(yàn)證和調(diào)整。

（3）樁端持力層的選擇在單樁承載力估算值的基礎(chǔ)上，尚宜充分考慮樁基施工、基礎(chǔ)費(fèi)用、風(fēng)險(xiǎn)控制等因素綜合確定。

（4）對(duì)于泗陽城區(qū)15～18層高層住宅，單節(jié)預(yù)制樁持力層選擇③3層密實(shí)粉細(xì)砂，可避免密砂穿越的沉樁問題，無需預(yù)鉆孔輔助沉樁措施， 減少接頭拉脫、樁身上涌等預(yù)制樁施工風(fēng)險(xiǎn)。

（5）淺部8～17m深度段砂層中的密實(shí)砂層工程地質(zhì)特性好，挖掘其作為15～18層高層住宅預(yù)制短樁樁端持力層的承載潛力值得進(jìn)一步實(shí)踐、驗(yàn)證。