甘肃中建市政工程勘察设计研究院 730000
摘要：本文通过室内试验、静力触探试验及载荷试验对陇东地区黄土对比分析，结合超高层建筑工程实例，对陇东黄土工程特性及桩基参数的选取进行了分析。
关键词：陇东黄土；静力触探；桩基参数
引言
近年来，庆阳地区随着经济的飞速发展，对超高层建筑的需求越来越多，目前，庆阳地区建筑高度小于100m，对大厚度黄土场地建设超高层建筑物的经验积累相对较少。由于超高层建筑采用桩基础，桩基将主要位于Q2、Q1黄土中，因此，陇东黄土桩基设计参数的选取对超高层建筑基础方案设计的合理性非常重要。现以我院完成的超高层建筑的勘察及桩基载荷试验的工程实例，对陇东黄土桩基参数选取进行分析评价，为该地区超高层建筑基础方案设计提供参考。
1 工程概况
根据设计方案，拟建建筑物分为主楼与裙楼；主楼为4层地下室，地上38层，地上总高度约164m，采用框架-核心筒结构体系，基础埋深约为21.1m。建筑裙楼为4层地下室，地上3～4层。主楼基础底面压力初步估算为1150KN/m2。主楼拟采用桩基础。
2 陇东黄土塬地层及时代划分
根据中国黄土区地层的划分与地层层序，本区第四系地层的时代划分，黑垆土及其以上沉积的地层划分为全新世，为Q4时代的次生黄土，厚度2～3m，形成年代不足1.0万年。中更新世与晚更新世界线，在第一层古土壤的底部，即为Q3时代的马兰黄土，厚度10～12m，沉积年代为10～11万年；早更新世与中更新世的界线，在第七层古土壤底部，即为Q2时代的离石黄土，厚度40～42m；第七层古土壤层底部以下为早更新世地层，即为Q1时代的午城黄土，厚度大于200m。
根据1985年王永焱等《中国黄土研究新进展》，通过古地磁测试确定，西峰董志塬黄土时代划分结果如下表：
西峰董志塬黄土时代划分表 表1
3 陇东黄土地层及物理力学性质
拟建场地主要揭露地层为：（1）Q2离石黄土，为③离石黄土1段～离石黄土6段，含7层古土壤（古土壤2段～古土壤7段），分布厚度为11.5～52.7m，地基土含水率平均值介于19.1%～24.3%，除?层地基土外，其余各层地基土含水率平均值均大于20%，孔隙比平均值介于0.657～0.896，液性指数平均值介于0.20～0.47，物性状态表现为硬塑～可塑状态，随深度增加饱和度逐渐增大；压缩系数a1-2平均值介于0.11～0.16MPa-1之间，属中等偏低压缩性土；
（2）Q1午城黄土，为⒂午城黄土1段～（29）层午城黄土8段，含7层古土壤（古土壤8段～古土壤14段），分布厚度为52.7～100m。地基土含水率平均值介于21.7%～25.8%，（18）层古土壤9段以下饱和度介于94.6%～100%，呈饱和状态，孔隙比平均值介于0.622～0.803，液性指数平均值介于0.27～0.68，物性状态表现为可塑状态；压缩系数a1-2平均值介于0.16～0.27MPa-1之间，属中等偏低压缩性土。
4 静力触探试验
双桥静力触探试验在陇东黄土塬场地已非常广泛的应用，对黄土场地划分地层、评估地基土承载力及变形指标非常有效，以静力触探端阻力和侧摩阻力较为准确的评价Q2离石黄土及Q1午城黄土的力学性质、桩基设计参数等。根据试验测试数据，锥尖阻力及侧摩阻力随深度变化曲线如下图：
静力触探测试数据表明：在60m测试深度范围内，锥尖阻力及侧摩阻力在粉质粘土层中高于古土壤层，地基土锥尖阻力qc及侧摩阻力fs随测试深度变化规律性较差。Q2离石黄土（含古土壤）锥尖阻力平均值介于1.72～5.75MPa，平均值为3.16MPa，侧摩阻力平均值介于40.7～265.2KPa，平均值为129.5KPa。⒂～（19）层午城黄土（含古土壤）锥尖阻力平均值介于3.58～6.22MPa，平均值为4.57MPa，侧摩阻力平均值介于114.1～253.9KPa，平均值为172.8KPa；
5 桩基载荷试验
拟建超高层建筑主楼地上38层，建筑高度约164m，主楼基础采用桩-筏板基础，桩型采用干作业的钻孔灌注桩，以（19）层午城黄土为桩端持力层。根据现场桩基载荷试验成果资料，分析如下：
1）载荷试验成果曲线
本次试验共布置试桩3根，编号S1~S3，设计桩长为40m，锚桩6根，其现场平板载荷试验见图1；根据实验数据Q-S静载试验成果图Q-s曲线见图2。
图1 现场静载荷试验 图2 载荷试验Q-S成果曲线图
2）单桩竖向抗压承载力确定
根据《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）第4.4.2条单桩极限承载力取值的有关规定，对各试桩极限承载力分析如下：
（1）根据沉降随荷载变化的特征值确定：对于陡降型Q-s曲线，应取其发生明显陡降的起点对应的荷载值。
（2）根据沉降随时间变化的特征值确定：应取s-lgt曲线尾部出现明显向下弯曲的前一级荷载值。
（3）某级荷载作用下，桩顶沉降量大于前一级荷载作用下的沉降量的2倍，且经24h尚未达到稳定，宜取前一级荷载值。
（4）对于缓变Q-s曲线，宜根据桩顶总沉降量，取s等于40mm对应的荷载值；对D（D为桩端直径）大于等于800mm的桩，可取s等于0.05D对应的荷载值；当桩长大于40m时，宜考虑桩身弹性压缩。
（5）不满足本条第1～4款情况时，桩的竖向抗压极限承载力宜取最大加载值。
根据以上判定原则，S1～S3试桩在终止荷载条件下单桩竖向抗压极限承载力值为20000～25000KN，对应桩顶沉降S为24.14～32.73mm。
3）承载力的折减
由于实际桩长、桩径均大于设计值，因此应对静载试验所得承载力结果进行相应超桩长、超桩径折减，扣除多出设计参数部分桩体的承载力，以得到试桩在设计参数状态下的单桩竖向极限承载力。根据实际设计的桩长及桩径条件下计算，S1～S3试桩单桩竖向抗压极限承载力平均值为21047kN，极差与平均值的比值22.8%，小于30%。
因此本场地设计桩径为1000mm，桩长为40.0m的钢筋混凝土灌注桩，承载力极限值可取21047kN。
6 结论
（1）通过室内试验、静力触探试验及载荷试验对陇东黄土的工程性质及桩基参数的选取进行了分析评价。
（2）陇东黄土地区桩基载荷试验结果表明，陇东Q2离石黄土、Q1午城黄土具有良好的工程特性，采用桩基础可以满足超高层建筑承载力及变形的要求。
参考文献
[1]建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）；
[2]建筑桩基技术规范（JGJ 94-2008）；
[3]建筑基桩检测技术规范（JGJ 106-2014）；
[4]华遵孟.?陇东黄土塬场地高层建筑地基基础设计方案分析. 工程勘察 2010年S1期。
论文作者:胡殿杰,曹文广
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第12期
论文发表时间:2017/9/29
标签：黄土论文; 桩基论文; 承载力论文; 平均值论文; 离石论文; 载荷论文; 荷载论文; 《建筑学研究前沿》2017年第12期论文;