西門坪泥巖—砂巖互層地質條件下樁基礎側摩阻力和樁端阻力取值分析

伊麗娟 李萬寧 趙洪

(1.大同煤炭職業技術學院 建工系，山西 大同 037000；2.河南省豫北水利勘測設計院，河南 安陽 455000；3.山西大同大學 煤炭工程學院建工系，山西 大同 037000)

西門坪泥巖—砂巖互層地質條件下樁基礎側摩阻力和樁端阻力取值分析

伊麗娟1李萬寧2趙洪3

(1.大同煤炭職業技術學院 建工系，山西 大同 037000；2.河南省豫北水利勘測設計院，河南 安陽 455000；3.山西大同大學 煤炭工程學院建工系，山西 大同 037000)

通過對陜西省延安市甘泉縣西門坪區域地質構造和地層結構及特征的介紹，知悉本地區有泥巖和砂巖互層，通過對砂巖和泥巖互層的分析研究，得出本地區泥巖—砂巖互層在樁基處理時樁端阻力和側摩阻力取值依據。

西門坪；地質構造；泥巖—砂巖互層；側摩阻力；樁端阻力

0 前言

在陜西延安市甘泉縣西門坪地下存在泥巖和砂巖的交互層，厚度較大。當設計采用樁基礎時，人們對于泥巖和砂巖交互層的側摩阻力和樁端阻力取值問題爭議很大，文章從現場實際情況和工程規范規定的角度進行解讀，提出了西門坪泥巖和砂巖的交互層樁端阻力和樁側阻力取值的方法。

1 西門坪地質特征介紹

甘泉縣屬于陜北黃土高原丘陵溝壑地帶，地處陜西省延安市中部，為半濕潤內陸性季風氣候。縣域總面積2 284.7平方公里，全縣耕地總面積60.9萬畝，林草覆蓋率達78.4%，其中森林覆蓋率為50.5%。

西門坪位于甘泉縣西北側，地貌單元屬于洛河左岸高漫灘與Ⅰ級階地交匯地帶。場地整體地形較開闊，局部起伏。

2 區域地質構造

本地區大地構造單元屬華北地臺的鄂爾多斯臺向斜的中部，為陜北構造盆地的一部分。區內地質構造簡單，地層平緩，無火成巖侵入，是華北陸臺最穩定的部分。總體為一軸面走向NNE，傾向NE，傾角1°—4°左右的單斜構造，僅在局部可見巖層出現平緩波狀的小褶曲(傾角2°—10°)和長度[1]幾百米的小斷層，無大的褶皺和斷裂，構造形跡比較簡單。基底屬前震旦系，其上主要為古生代和中生代陸相碎屑巖沉積。未發現中生代以前的老巖系出露，巖系自東向西由老而新，走向一般作南北向或略呈北東向。巖層一致向西傾斜，傾角約1°—3°，油層亦因此東淺西深。

陜北構造盆地的東界和南界是山西臺背斜(呂梁山入渭北北山)，西接貿蘭山臺向斜，北抵內蒙古臺背斜(陰山山脈)。從區域地質來看，鄂爾多斯地臺內部分為三個一級構造單元：北部東勝隆起、南部陜北翹折和西部陜甘寧邊緣拗陷。延安地區占有陜北翹折的主要部分和陜甘寧邊緣拗陷的小部分。因此，大地構造單元分區，包括陜北翹折的次一級構造三延沉陷、富縣隆起及旬邑沉陷的一部分；陜甘寧邊緣拗陷在延安地區的二級構造為志丹隆起和吳旗沉陷。

3 地層結構及特征

根據巖土工程[2]鉆探揭露情況來看，地層普遍情況如下：

①層：一般以素填土、雜填土、耕土為主。

②層：一般為濕陷性粉土或濕陷性粉質粘土，褐黃色—淺褐，偶見蝸牛殼碎片。土質不均，局部含有礫砂透鏡體及夾層。

③層：一般為圓礫：雜色，稍濕—濕，稍密—中密。主要由沉積巖碎塊組成，鈣質結核次之，呈亞圓形，一般粒徑2—40毫米，含少量卵石顆粒、混砂及粉土。

④層：一般為泥、砂巖交互層,青灰色—灰白色，表層強風化。泥巖為主，夾少量砂巖塊、片。泥巖，巖芯破碎，呈泥狀或碎片狀，遇水易軟化，具有水平層理構造，泥質膠結；砂巖多呈碎塊、薄片狀，長石、石英質，鈣質膠結，偶見薄層理。

⑤層：一般泥、砂巖交互層,青灰色—灰白色，中風化，砂巖、泥巖多呈韻律薄層狀分布，局部位置砂巖厚度較大。泥巖，巖芯呈碎片狀，短柱狀，遇水易軟化，具有水平層理構造，泥質膠結；砂巖多呈碎塊、薄片狀，短柱狀，長石、石英質，鈣質膠結，局部呈薄層理,本層一般不揭穿。

4 泥巖和砂巖互層分析研究

泥巖和砂巖互層埋藏深度較深，一般在地下10米以下，從目前本地區建筑情況來看，基坑開挖尚未到達此地層，所以暫時對于地基承載力分析無實際意義，本文暫不分析研究。

從本地區以往建筑來看，本地區高層建筑大多需要進行樁基礎或地基處理，地基處理多以CFG樁為主，樁端位置一般坐落在中風化砂巖—泥巖交互層[3—4]。對于該地區泥巖—砂巖互層側摩阻力和樁端阻力的取值，目前意見分歧較為嚴重。一種觀點認為：對于泥巖—砂巖互層，無論側摩阻力還是樁端阻力，其數值的大小均應按照承載力較低的泥巖來取，以保證豎向承載力的安全系數；另一種觀點認為：對于泥巖—砂巖互層，側摩阻力可按照鉆孔揭露的泥巖和砂巖厚度情況，按照比重取值，樁端一般建議坐落在砂巖上，樁端阻力按照砂巖取值。

從地層情況和規范要求來看，這兩種方法都有很大的局限性。側摩阻力可按照鉆孔揭露的泥巖和砂巖互層情況，按照比重取值，因為若按照泥巖進行取值，其側摩阻力相對較小，對工程造成不必要的浪費。對于樁端阻力，應按照泥巖取值，因為對于泥巖—砂巖互層，泥巖平均厚度較厚，砂巖稍薄，且厚度不均勻。《建筑樁基技術規范》(GBJGJ94-2008)3.3.3第5條[5]對于樁端全斷面進入持力層的深度有明確的規定，對于以粘性土和粉土作為樁端持力層的地基，其進入持力層的深度不宜小于2倍的樁直徑；對于以砂土作為樁端持力層的地基，其進入持力層的深度不宜小于1.5倍的樁直徑；對于以碎石類土作為樁端持力層的地基，其進入持力層的深度不宜小于1.0倍的樁直徑；若樁端持力層下存在軟弱下臥層時，樁端以下硬持力層厚度不宜小于3.0倍樁直徑。若采用樁基礎，樁端進入泥巖和砂巖互層之后，屬嵌巖樁，規范第6條對于嵌巖樁的嵌入深度也有明確的規定，若嵌入傾斜得完整和較完整巖的全斷面進入樁端持力層的深度不宜小于0.4的樁直徑，且不能小于0.5米；若嵌入平整、完整的堅硬巖和較硬巖的全斷面進入樁端持力層的深度不宜小于0.2倍樁直徑，且不應小于0.2米。西門坪地區若以砂巖樁端阻力進行取值，其泥巖相當于軟弱下臥層，砂巖的厚度有非常大的區域不能滿足《建筑樁基技術規范》(GBJGJ94-2008)3.3.3第5條和第6條的要求，安全不能得到保障，且砂巖深度不易確定，作為樁端持力層深度不易控制。因此，應以泥巖的樁端阻力作為該層樁端阻力的取值。

5 小結

通過對陜西省延安市甘泉縣西門坪泥巖—砂巖互層的分析研究，可以得出如下結論：

(1)在泥巖和砂巖交互層，對于需要進行樁基處理的地基，其側摩阻力的取值不能僅按照承載力較低的泥巖來取值，會造成不必要的浪費。其側摩阻力可按照鉆孔揭露的泥巖和砂巖互層情況，按照厚度比重取值。

(2)在泥巖和砂巖交互層，對于需要進行樁基處理的地基，不能因為建議樁端坐落在砂巖上，其樁端阻力按照砂巖取值，不符合規范要求，且持力層深度不易控制。其樁端阻力應按照泥巖取值，保證建筑安全。

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[1]張延輝.延安鳳凰山滑坡災害風險性研究[D].西安：長安大學,2008.

[2]巖土工程勘察規范(GB50021-2001)2009年版[S].北京：中國建筑工業出版社，2009.

[3]張永雄.泥巖和砂巖平互層開挖控制探討[J].山西建筑，2008(34):328—330.

[4]耿新文.云臺山隧道泥砂巖互層段開挖施工技術[J].山西建筑，2010,36(6):304—306.

[5]建筑樁基技術規范(JGJ 94-2008)[S].北京：中國建筑工業出版社，2008.

責任編輯：尚爾輝

Analysis of the Value of the Pile Lateral Friction Resistance and Pile Tip Resistance under the Geological Conditions of Mudstone and Sandstone Interbedded in Ximenping

YI Li-juan1, LI Wan-ning2, ZHAO hong3

(1.Construction Engineering Department, Datong Vocational and Technical College of Coal, Datong 037000,China；2.Water Conservancy Survey and Design Institute of North Henan, Anyang 455000, China；3.Construction Engineering Department, Coal Engineering Institute, Shanxi Datong University, Datong 037000, China)

It is known that there are mudstone and sandstone in the region through the introduction of regional geological structure and stratigraphic structure and characteristics of Ximenping in Ganquan County of Yan’an City in Shaanxi Province. Based on the analysis of the interbedded sandstone and mudstone, the basis of the pile end resistance and side friction resistance of the mudstone sandstone interbed in this area is concluded.

Ximenping; geological structure; mudstone and sandstone interbed; lateral friction resistance; pile tip resistance

10.3969/j.issn.1674-6341.2017.02.011

2016-12-26

伊麗娟(1980—)，女，黑龍江阿城人，研究生，講師。研究方向：巖土、地質。

TU42

A

1674-6341(2017)02-0027-02