胶州湾填海地区泥岩侧摩阻力现场试验研究

【摘 要】在胶州湾填海地区存在罕见的数十米深全风化泥岩土层，该土层的侧摩阻力值大幅影响单桩的承载能力，但目前对该土层的研究尚未进行。基于上述情况，本文以胶州湾填海地区某工程为例，对深嵌岩钢筋混凝土灌注桩的承载性能进行了现场试验研究，准确确定了胶州湾填海地区泥岩侧摩阻力，可供相应工程参考。

【关键词】胶州湾；泥岩极限侧摩阻力

1. 引言

随着我国经济飞速发展，沿海地区城市化进程不断加快，现有土地资源已不能满足人口和经济需求。诸多城市必须进行大范围填海造陆，以满足港口及城市建设用地需要[1～3]。填海造陆地区土层可分为原有土层和回填土层两部分，目前针对原有土层的研究很少，若建筑基础采用桩基，其极限侧摩阻力标准值和极限桩端阻力标准值都不明确，根据经验设计会产生很大误差。

2. 工程概况

拟建工程位于青岛胶州湾产业新区，工程场地距胶州湾跨海大桥胶州出口较近。经填海造陆而成，现为荒地，长满杂草，周边为水沟。场区地貌宏观上属滨海相及陆相沉积。地质勘察报告建议场区各层土的承载力特征值、压缩模量取值如表1所示。

3. 实验方案

为准确确定泥岩极限侧摩阻力标准值，进一步判断施工中可能出现的各种问题及异常情况进行此次试验。单桩静载荷试验试桩数量为3根。兼顾试验的合理性和可操作性，3根试桩在相同的位置布设钢筋测力计和土压力计。每根试桩布设21支XB-120型振弦式钢筋测力计，分布在桩周主要土层分界所对应的桩身位置，共分为7组，每组3个振弦式钢筋计呈120度安装。其中为了明确全风化泥岩土层的侧摩阻力系数，在该土层所对应的桩身每隔3 m布设一组钢筋测力计。在每根试桩桩底轴线上布设两个XB-150型振弦式土压力计。

4. 实验结果及分析

4.1 本次试验桩身应力测试与静载测试同步进行，在试验过程中读取布置在桩身的振弦式钢筋测力计频率值，根据钢筋计生产厂家所提供的换算公式，计算出钢筋计所受的压力，进一步利用《混凝土结构设计规范》[4]中相关理论推算出桩的轴力。根据轴力，桩身侧摩阻力以及桩端荷载的关系，反算出桩身侧摩阻力随荷载以及桩长的变化。表2和图1是桩周全风化泥岩土层极限侧摩阻力标准值的试验值与勘察报告所给值的分析比较。

4.2 由图1、表2可以得出，3根试桩的各土层极限侧摩阻力值虽有差别，但相差不大，证明本试验合理，测试结果可靠。与岩土工程勘察报告所给的桩侧摩阻力值相比，三根试桩通过原位试验测得值要大很多。全风化泥岩第一层的侧摩阻力极限值是199.23 KPa，是勘察报告推荐值的2.21倍；全风化泥岩第二层的侧摩阻力极限值是261.47 kPa，是勘察报告推荐值的2.91倍；全风化泥岩第三层的侧摩阻力极限值是289.48 kPa，是勘察报告推荐值的3.22倍。

4.3 同一土层在不同深度的侧摩阻力极限值也存在较大差异，桩下部嵌入强风化泥岩10m，随着深度增加泥岩的极限侧摩阻力标准值也逐渐增加，全风化泥岩（泥岩最下层）的极限侧摩阻力值是全风化泥岩（泥岩最上层）的1.45倍。如果将10 m深度的全风化泥岩按照统一的侧摩阻力极限值进行计算的话，会比较保守，侧摩阻力浪费很大。

5. 结论

本文以胶州湾填海区某工程为例，对深嵌岩钢筋混凝土灌注桩的承载性能进行了现场试验研究。准确测得该地区全风化泥岩的极限侧摩阻力标准值，并得出以下结论：随着我国填海地区的不断增加，填海地区岩土工程问题会越来越多，使用桩基解决该类问题是一个大趋势；全风化泥岩虽为同一土层，但其极限侧摩阻力标准值并不是一个定值，它随着深度的增加而加大，因此对于厚度较大的土层应该进一步分亚层处理；试验确定的全风化泥岩土层极限侧摩阻力标准值值远大于地质勘察报告推荐值，在此基础上对桩基进行优化，能节约数千万元的工程造价。另外，因为随入岩深度的增加承载力增加较快，所以将桩适当加长，“性价比”会更好。

参考文献

[1] 张耀光.澳门海洋空间资源利用研究—澳门的填海造地工程[J].地域研究与开发，2000.01：46～52.

[2] 乔鸣.近代香港的填海造路工程[J].紫金岁月，1997，02：11～14.

[3] 朱以师.中国掀起第四次填海造陆热[J].中国房地产报，2008，4（28）：18.

[4] 50010-2010.混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.