泗陽城區淺部砂層工程地質特性及其應用探索

孫 君

（常州市規劃設計院，江蘇 常州 213000）

泗陽城區位于徐淮黃泛平原區，京杭運河、廢黃河穿過城區，晚更新世以來歷經多次黃河泛濫，形成的黃泛沖積物巖性以粉土及砂土與黏性土呈多層、互層結構［1］，一般分布于17m以內，其中埋深8～17m段砂土與黏性土多層、互層的土層狀態、密實度及分布差異甚大。黏性土狀態一般以可塑為主，但分布變化大，局部缺失；砂土密實度為稍密～密實，密實度和分布厚度差異大。 17～30m深度段分布硬塑黏土，性質較好，土層穩定。

泗陽地區通常將8～17m段土層統劃為一層，考慮該土層土性組成、狀態、密實度差異大，樁基參數取值一般不高。15～18層高層預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段土層中含密實砂層，預制樁直接穿越時難度大，一般需采用預鉆孔輔助沉樁［2］，增加了樁基施工費用。 而砂層在預鉆孔后出現的塌孔現象，也容易導致豎樁、無法沉樁至預定樁端持力層等樁基施工不利工況［3］。

本文結合泗陽地區典型勘察工程，針對8～17m段土層的工程地質特性差異進行土層分層細化，參照江蘇省DGJ32/TJ 208—2016《巖土工程勘察規范》［4］進行樁基參數取值，并結合單樁豎向抗壓靜載試驗結果進行樁基參數驗證。為泗陽城區15～18層高層預制樁樁端持力層選擇提供了新的設計思路和實踐參考。

1 工程地質特性分析

工程位于泗陽城區眾興鎮， 地貌類型屬于徐淮黃泛平原區沖積扇三角洲，為第四紀全新世（Q4）地層覆蓋區，以黏性土和砂（粉）性土為主，一般第四系全新統（Q4）沉積土層分布于約6m以內（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取ψl=1/3），第四系上更新統（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）。應分析需要，8～17m段砂土已細分為③2層稍密～中密粉土夾粉砂、③2a層中密～密實粉細砂、③2b層可塑粉質黏土、③3層密實粉細砂4個亞層，埋深30m內土層基本物理力學性質指標如表1，典型剖面如圖1。

表1 基本物理力學性質指標統計平均值

圖1 工程典型剖面圖

2 樁基參數對比及單樁承載力估算

泗陽地區樁基參數通常參照JGJ94—2008 《建筑樁基 技 術 規 范》［5］取 值。 2016年 頒 布 實 施 的DGJ32/TJ208—2016《巖土工程勘察規范》，提出參照使用基于雙橋靜力觸探測試指標估算樁基承載力的經驗關系并結合靜載荷試驗驗證的建議。與樁基技術規范相比，DGJ32/TJ208—2016《巖土工程勘察規范》中預制樁樁側土側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規范要高，尤其是靜力觸探測試阻力高的硬土，甚至翻倍，充分考慮了土層地質年代、固結程度等因素對樁端土承載能力的影響。

以典型工程為例，分別參照JGJ94—2008《建筑樁基技術規范》地區取值和DGJ32/TJ208—2016《巖土工程勘察規范》取值，進行預制樁樁基參數對比，如表2。 ③2層粉土夾粉砂、③2a層粉細砂、③2b層粉質黏土、③3層粉細砂統劃為一層砂層的傳統處理方式， 模糊了該砂層中的土性差異，而樁基參數的統一偏低取值， 更是忽略了該砂層中③3層粉細砂作為預制短樁樁端持力層的優勢。

表2 樁基參數取值對比

基于以上兩種不同樁基參數取值、地層劃分， 以圖1中Z6～Z7號孔為例，進行單樁抗壓承載力估算值對比，如表3。

表3 單樁抗壓承載力估算值對比

對于φ500樁長10m的預制短樁，較之江蘇勘規參數估算單樁抗壓承載力極限值， 由樁基規范的地區經驗參數估算單樁抗壓承載力極限值約低45%～47%。 結合15～18層高層建筑單樁抗壓承載力的設計要求， 由樁基規范地區經驗參數估算的單樁抗壓承載力極限值僅1594～1627kN， 設計布樁時十分困難。從單樁抗壓承載力出發，設計時一般選擇樁長加長，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會引發以下問題：

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

（2）預鉆孔時砂層自穩性差［6］，易塌孔，可能給穿越砂層造成新的困難。

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

（4）預制樁由單節樁加長為兩節樁，增加了接頭，同時也增加了樁身上涌導致接頭拉脫的風險［8］。

從樁基施工、基礎費用、風險控制等多角度綜合分析考慮，采用預制短樁選用③3層密實粉細砂作為樁端持力層的基礎方案，值得進一步實踐驗證。

3 靜載驗證和對比分析

為驗證樁基參數選用合理性， 在項目4棟15～18層高層住宅附近布置7根試樁（樁號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

單節預制樁進入持力層③3層密實粉細砂后結合壓樁力終止沉樁，無需預鉆孔輔助沉樁，施打過程順暢。試樁施打完畢滿足休止期要求后，進行了單樁豎向抗壓靜載試驗， 并與江蘇勘規參數估算所得單樁抗壓承載力極限值進行了對比，如表5。

表5 試樁靜載與估算單樁承載力對比

單樁豎向抗壓靜載值比江蘇勘規參數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《巖土工程勘察規范》選用的樁基參數具有合理性。

4 結語

基于泗陽城區典型工程， 對淺部8～17m深度段的砂層進行了工程地質特性分析、 土層細化， 參照DGJ32/TJ208—2016《巖土工程勘察規范》優化樁基參數取值，并通過單樁豎向抗壓靜載進行驗證，為泗陽城區15～18層高層住宅預制樁樁端持力層的選擇提供參考和借鑒，同時提出如下結論和建議：

（1）淺部8～17m深度段的砂層，夾可塑黏性土，工程地質特性差異較大， 根據土層狀態或密實度進行分層細化很有必要， 可為地基基礎型式的選擇和優化提供地質基礎數據。

（2） 對于泗陽城區， 預制樁樁基參數可參照DGJ32/TJ 208—2016《巖土工程勘察規范》選用，基于雙橋靜力觸探測試指標估算樁基承載力， 并結合破壞性試樁靜載荷試驗驗證和調整。

（3）樁端持力層的選擇在單樁承載力估算值的基礎上，尚宜充分考慮樁基施工、基礎費用、風險控制等因素綜合確定。

（4）對于泗陽城區15～18層高層住宅，單節預制樁持力層選擇③3層密實粉細砂，可避免密砂穿越的沉樁問題，無需預鉆孔輔助沉樁措施， 減少接頭拉脫、樁身上涌等預制樁施工風險。

（5）淺部8～17m深度段砂層中的密實砂層工程地質特性好，挖掘其作為15～18層高層住宅預制短樁樁端持力層的承載潛力值得進一步實踐、驗證。