西门坪泥岩—砂岩互层地质条件下桩基础侧摩阻力和桩端阻力取值分析

伊丽娟 李万宁 赵洪

(1.大同煤炭职业技术学院 建工系，山西 大同 037000；2.河南省豫北水利勘测设计院，河南 安阳 455000；3.山西大同大学 煤炭工程学院建工系，山西 大同 037000)

西门坪泥岩—砂岩互层地质条件下桩基础侧摩阻力和桩端阻力取值分析

伊丽娟1李万宁2赵洪3

(1.大同煤炭职业技术学院 建工系，山西 大同 037000；2.河南省豫北水利勘测设计院，河南 安阳 455000；3.山西大同大学 煤炭工程学院建工系，山西 大同 037000)

通过对陕西省延安市甘泉县西门坪区域地质构造和地层结构及特征的介绍，知悉本地区有泥岩和砂岩互层，通过对砂岩和泥岩互层的分析研究，得出本地区泥岩—砂岩互层在桩基处理时桩端阻力和侧摩阻力取值依据。

西门坪；地质构造；泥岩—砂岩互层；侧摩阻力；桩端阻力

0 前言

在陕西延安市甘泉县西门坪地下存在泥岩和砂岩的交互层，厚度较大。当设计采用桩基础时，人们对于泥岩和砂岩交互层的侧摩阻力和桩端阻力取值问题争议很大，文章从现场实际情况和工程规范规定的角度进行解读，提出了西门坪泥岩和砂岩的交互层桩端阻力和桩侧阻力取值的方法。

1 西门坪地质特征介绍

甘泉县属于陕北黄土高原丘陵沟壑地带，地处陕西省延安市中部，为半湿润内陆性季风气候。县域总面积2 284.7平方公里，全县耕地总面积60.9万亩，林草覆盖率达78.4%，其中森林覆盖率为50.5%。

西门坪位于甘泉县西北侧，地貌单元属于洛河左岸高漫滩与Ⅰ级阶地交汇地带。场地整体地形较开阔，局部起伏。

2 区域地质构造

本地区大地构造单元属华北地台的鄂尔多斯台向斜的中部，为陕北构造盆地的一部分。区内地质构造简单，地层平缓，无火成岩侵入，是华北陆台最稳定的部分。总体为一轴面走向NNE，倾向NE，倾角1°—4°左右的单斜构造，仅在局部可见岩层出现平缓波状的小褶曲(倾角2°—10°)和长度[1]几百米的小断层，无大的褶皱和断裂，构造形迹比较简单。基底属前震旦系，其上主要为古生代和中生代陆相碎屑岩沉积。未发现中生代以前的老岩系出露，岩系自东向西由老而新，走向一般作南北向或略呈北东向。岩层一致向西倾斜，倾角约1°—3°，油层亦因此东浅西深。

陕北构造盆地的东界和南界是山西台背斜(吕梁山入渭北北山)，西接贸兰山台向斜，北抵内蒙古台背斜(阴山山脉)。从区域地质来看，鄂尔多斯地台内部分为三个一级构造单元：北部东胜隆起、南部陕北翘折和西部陕甘宁边缘拗陷。延安地区占有陕北翘折的主要部分和陕甘宁边缘拗陷的小部分。因此，大地构造单元分区，包括陕北翘折的次一级构造三延沉陷、富县隆起及旬邑沉陷的一部分；陕甘宁边缘拗陷在延安地区的二级构造为志丹隆起和吴旗沉陷。

3 地层结构及特征

根据岩土工程[2]钻探揭露情况来看，地层普遍情况如下：

①层：一般以素填土、杂填土、耕土为主。

②层：一般为湿陷性粉土或湿陷性粉质粘土，褐黄色—浅褐，偶见蜗牛壳碎片。土质不均，局部含有砾砂透镜体及夹层。

③层：一般为圆砾：杂色，稍湿—湿，稍密—中密。主要由沉积岩碎块组成，钙质结核次之，呈亚圆形，一般粒径2—40毫米，含少量卵石颗粒、混砂及粉土。

④层：一般为泥、砂岩交互层,青灰色—灰白色，表层强风化。泥岩为主，夹少量砂岩块、片。泥岩，岩芯破碎，呈泥状或碎片状，遇水易软化，具有水平层理构造，泥质胶结；砂岩多呈碎块、薄片状，长石、石英质，钙质胶结，偶见薄层理。

⑤层：一般泥、砂岩交互层,青灰色—灰白色，中风化，砂岩、泥岩多呈韵律薄层状分布，局部位置砂岩厚度较大。泥岩，岩芯呈碎片状，短柱状，遇水易软化，具有水平层理构造，泥质胶结；砂岩多呈碎块、薄片状，短柱状，长石、石英质，钙质胶结，局部呈薄层理,本层一般不揭穿。

4 泥岩和砂岩互层分析研究

泥岩和砂岩互层埋藏深度较深，一般在地下10米以下，从目前本地区建筑情况来看，基坑开挖尚未到达此地层，所以暂时对于地基承载力分析无实际意义，本文暂不分析研究。

从本地区以往建筑来看，本地区高层建筑大多需要进行桩基础或地基处理，地基处理多以CFG桩为主，桩端位置一般坐落在中风化砂岩—泥岩交互层[3—4]。对于该地区泥岩—砂岩互层侧摩阻力和桩端阻力的取值，目前意见分歧较为严重。一种观点认为：对于泥岩—砂岩互层，无论侧摩阻力还是桩端阻力，其数值的大小均应按照承载力较低的泥岩来取，以保证竖向承载力的安全系数；另一种观点认为：对于泥岩—砂岩互层，侧摩阻力可按照钻孔揭露的泥岩和砂岩厚度情况，按照比重取值，桩端一般建议坐落在砂岩上，桩端阻力按照砂岩取值。

从地层情况和规范要求来看，这两种方法都有很大的局限性。侧摩阻力可按照钻孔揭露的泥岩和砂岩互层情况，按照比重取值，因为若按照泥岩进行取值，其侧摩阻力相对较小，对工程造成不必要的浪费。对于桩端阻力，应按照泥岩取值，因为对于泥岩—砂岩互层，泥岩平均厚度较厚，砂岩稍薄，且厚度不均匀。《建筑桩基技术规范》(GBJGJ94-2008)3.3.3第5条[5]对于桩端全断面进入持力层的深度有明确的规定，对于以粘性土和粉土作为桩端持力层的地基，其进入持力层的深度不宜小于2倍的桩直径；对于以砂土作为桩端持力层的地基，其进入持力层的深度不宜小于1.5倍的桩直径；对于以碎石类土作为桩端持力层的地基，其进入持力层的深度不宜小于1.0倍的桩直径；若桩端持力层下存在软弱下卧层时，桩端以下硬持力层厚度不宜小于3.0倍桩直径。若采用桩基础，桩端进入泥岩和砂岩互层之后，属嵌岩桩，规范第6条对于嵌岩桩的嵌入深度也有明确的规定，若嵌入倾斜得完整和较完整岩的全断面进入桩端持力层的深度不宜小于0.4的桩直径，且不能小于0.5米；若嵌入平整、完整的坚硬岩和较硬岩的全断面进入桩端持力层的深度不宜小于0.2倍桩直径，且不应小于0.2米。西门坪地区若以砂岩桩端阻力进行取值，其泥岩相当于软弱下卧层，砂岩的厚度有非常大的区域不能满足《建筑桩基技术规范》(GBJGJ94-2008)3.3.3第5条和第6条的要求，安全不能得到保障，且砂岩深度不易确定，作为桩端持力层深度不易控制。因此，应以泥岩的桩端阻力作为该层桩端阻力的取值。

5 小结

通过对陕西省延安市甘泉县西门坪泥岩—砂岩互层的分析研究，可以得出如下结论：

(1)在泥岩和砂岩交互层，对于需要进行桩基处理的地基，其侧摩阻力的取值不能仅按照承载力较低的泥岩来取值，会造成不必要的浪费。其侧摩阻力可按照钻孔揭露的泥岩和砂岩互层情况，按照厚度比重取值。

(2)在泥岩和砂岩交互层，对于需要进行桩基处理的地基，不能因为建议桩端坐落在砂岩上，其桩端阻力按照砂岩取值，不符合规范要求，且持力层深度不易控制。其桩端阻力应按照泥岩取值，保证建筑安全。

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[1]张延辉.延安凤凰山滑坡灾害风险性研究[D].西安：长安大学,2008.

[2]岩土工程勘察规范(GB50021-2001)2009年版[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[3]张永雄.泥岩和砂岩平互层开挖控制探讨[J].山西建筑，2008(34):328—330.

[4]耿新文.云台山隧道泥砂岩互层段开挖施工技术[J].山西建筑，2010,36(6):304—306.

[5]建筑桩基技术规范(JGJ 94-2008)[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

责任编辑：尚尔辉

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

伊丽娟(1980—)，女，黑龙江阿城人，研究生，讲师。研究方向：岩土、地质。

TU42

A

1674-6341(2017)02-0027-02