泗阳城区浅部砂层工程地质特性及其应用探索

2021-09-07孙君

水科学与工程技术 2021年4期

孙君

（常州市规划设计院，江苏常州 213000）

泗阳城区位于徐淮黄泛平原区，京杭运河、废黄河穿过城区，晚更新世以来历经多次黄河泛滥，形成的黄泛冲积物岩性以粉土及砂土与黏性土呈多层、互层结构［1］，一般分布于17m以内，其中埋深8～17m段砂土与黏性土多层、互层的土层状态、密实度及分布差异甚大。黏性土状态一般以可塑为主，但分布变化大，局部缺失；砂土密实度为稍密～密实，密实度和分布厚度差异大。 17～30m深度段分布硬塑黏土，性质较好，土层稳定。

泗阳地区通常将8～17m段土层统划为一层，考虑该土层土性组成、状态、密实度差异大，桩基参数取值一般不高。15～18层高层预制桩桩端持力层多选择17～30m深度段分布的硬塑黏土。由于8～17m段土层中含密实砂层，预制桩直接穿越时难度大，一般需采用预钻孔辅助沉桩［2］，增加了桩基施工费用。而砂层在预钻孔后出现的塌孔现象，也容易导致竖桩、无法沉桩至预定桩端持力层等桩基施工不利工况［3］。

本文结合泗阳地区典型勘察工程，针对8～17m段土层的工程地质特性差异进行土层分层细化，参照江苏省DGJ32/TJ 208—2016《岩土工程勘察规范》［4］进行桩基参数取值，并结合单桩竖向抗压静载试验结果进行桩基参数验证。为泗阳城区15～18层高层预制桩桩端持力层选择提供了新的设计思路和实践参考。

1 工程地质特性分析

工程位于泗阳城区众兴镇，地貌类型属于徐淮黄泛平原区冲积扇三角洲，为第四纪全新世（Q4）地层覆盖区，以黏性土和砂（粉）性土为主，一般第四系全新统（Q4）沉积土层分布于约6m以内（如表1中①～②3层，其中仅②1层轻微～中等液化，土层液化影响折减系数取ψl=1/3），第四系上更新统（Q3）及以前沉积土层一般分布于约6m以下（如表1中③1层及以下土层）。应分析需要，8～17m段砂土已细分为③2层稍密～中密粉土夹粉砂、③2a层中密～密实粉细砂、③2b层可塑粉质黏土、③3层密实粉细砂4个亚层，埋深30m内土层基本物理力学性质指标如表1，典型剖面如图1。

表1 基本物理力学性质指标统计平均值

图1 工程典型剖面图

2 桩基参数对比及单桩承载力估算

泗阳地区桩基参数通常参照JGJ94—2008 《建筑桩基技术规范》［5］取值。 2016年颁布实施的DGJ32/TJ208—2016《岩土工程勘察规范》，提出参照使用基于双桥静力触探测试指标估算桩基承载力的经验关系并结合静载荷试验验证的建议。与桩基技术规范相比，DGJ32/TJ208—2016《岩土工程勘察规范》中预制桩桩侧土侧摩阻力的取值通常略低，而硬土（如密砂、硬塑黏性土等）略高；而桩端土端阻力的取值较建筑桩基技术规范要高，尤其是静力触探测试阻力高的硬土，甚至翻倍，充分考虑了土层地质年代、固结程度等因素对桩端土承载能力的影响。

以典型工程为例，分别参照JGJ94—2008《建筑桩基技术规范》地区取值和DGJ32/TJ208—2016《岩土工程勘察规范》取值，进行预制桩桩基参数对比，如表2。 ③2层粉土夹粉砂、③2a层粉细砂、③2b层粉质黏土、③3层粉细砂统划为一层砂层的传统处理方式，模糊了该砂层中的土性差异，而桩基参数的统一偏低取值，更是忽略了该砂层中③3层粉细砂作为预制短桩桩端持力层的优势。

表2 桩基参数取值对比

基于以上两种不同桩基参数取值、地层划分，以图1中Z6～Z7号孔为例，进行单桩抗压承载力估算值对比，如表3。

表3 单桩抗压承载力估算值对比

对于φ500桩长10m的预制短桩，较之江苏勘规参数估算单桩抗压承载力极限值，由桩基规范的地区经验参数估算单桩抗压承载力极限值约低45%～47%。结合15～18层高层建筑单桩抗压承载力的设计要求，由桩基规范地区经验参数估算的单桩抗压承载力极限值仅1594～1627kN，设计布桩时十分困难。从单桩抗压承载力出发，设计时一般选择桩长加长，选用④1层硬塑黏土为桩端持力层（如表3）。

而选用④1层硬塑黏土为桩端持力层时会引发以下问题：

（1）以④1层硬塑黏土为桩端持力层时需穿越普遍厚约5m、平均qc约19.4MPa（一般15.8～25.4MPa）的③3层密实粉细砂，沉桩难度极大，需要预钻孔等配套沉桩措施，提高了桩基施工费用。

（2）预钻孔时砂层自稳性差［6］，易塌孔，可能给穿越砂层造成新的困难。

（3）预制桩预钻孔加剧桩身上涌，易导致桩端与持力层接触松弛甚至脱空等，引发基桩阻力损失问题，造成基桩承载力降低的风险［7］。

（4）预制桩由单节桩加长为两节桩，增加了接头，同时也增加了桩身上涌导致接头拉脱的风险［8］。

从桩基施工、基础费用、风险控制等多角度综合分析考虑，采用预制短桩选用③3层密实粉细砂作为桩端持力层的基础方案，值得进一步实践验证。