高層建筑基礎巖土工程勘察要點分析

陳杰

（中國建筑材料工業地質勘察中心湖北總隊,湖北 武漢430030）

工程地質勘察是以研究和查明工程建設范圍內地質環境特征及其與地上工程建筑承載力關系的一門應用性學科，它為城市道路、建筑、工廠、鐵路、礦山和港口等建設的基礎設計與施工提供了可靠的依據。在對工程基礎進行設計前，需要工程地質勘察人員通過對建設范圍內的地形、地質和水文條件進行實地勘探，摸清其地層結構、地質年代、設計基礎持力層的強度特征值，并對工程建筑的基礎做出可行性評價。由于工程地質勘察的重要性，無論是工程設計還是施工，對工程地質勘察的依賴性都很強；但由于工程地質勘察的工作內容是針對地下十幾米甚至數十米的巖土，在工程勘察時，如果準備工作和實施時的細節不到位，容易出現漏勘和錯勘的情況，極大地影響了工程地質勘察結果的可靠性。筆者結合自己多年從事建筑工程地質勘察工作的經驗，與廣大讀者探討一下高層建筑工程地質勘察工作的要點。

1 高層建筑基礎工程巖土勘察工作的特點

民用建筑可分為住宅建筑和公共事業建筑。與工業建筑相比較，民用建筑的特點是跨度小，基礎荷載量較小，以靜荷載為主，基礎埋深淺。但隨著近些年來，城市建設的飛速發展，許多住宅建筑開始從多層建筑發展到層數為30層及以上的高層建筑，部分城市的住宅建筑甚至出現了高達50層的超高層建筑。這些高層建筑的基礎有以下幾個方面的突出特點：

（1）荷載大

由于高層建筑的高度遠高于多層建筑，為了維系自身的結構剛性與穩定性，多采用鋼筋混凝土結構或者鋼結構，因此其自身的重量較多層建筑有了高達數十倍的提升。例如，一幢高達35層的鋼筋混凝土結構高層，其基底的壓力可達800KPa，荷載的增加，對地基承載力的要求相應的提高。

（2）基礎埋深大

城市用地逐漸緊張，住宅小區的興建多伴隨著地下空間的開發。如地下車庫，地下室及地下商業等。同時，高層建筑特呈現出了瘦高的特性，其基礎必須埋設于地下一定的深度，才能保證其結構設計滿足抗震和抵御風荷載的相關要求。一般來說，箱形基礎和筏形基礎的高層建筑，其基礎埋設深度一般不小于基建筑有效高度的1/15，而箱-樁和筏-樁基礎的埋設深度不應小于其建筑有效高度的1/18。按35層約110m的建筑有效高度來計算，高層建筑的基礎埋深最小也要20m以上。高層建筑自身基礎的特點就給地質勘察工作提出了很高的要求。工程地質勘察人員必須通過對地形地貌、土體的物理與化學性質、地下水的埋藏深度、地下水的特性等做出全面的了解，并對其中重要數據，如巖土分層構造，厚度、深度、承載力強度值等做出準確描述，結合設計人員對基礎深度及基礎形式的設計，從勘察出的地質情況為其做出可行性和合理性的建議，以保證高層建筑的基礎形式可靠與穩定。

2 高層建筑基礎巖土勘察的要點

2.1 工程勘察前期準備工作

在進行工程勘察前，勘察企業應提前將勘察中所需的資料及符合勘察過程的手續辦理妥善，以保證勘察任務的正確性、合法性及有效性。這些資料包括由建設單位提供的勘察任務書和計劃書、勘察范圍的用地紅線和相關的批準文件；另外，還有一些需要建設單位協助，由設計單位提供的建筑平面布置圖和地形圖、由設計單位填寫的勘察技術要求、質量要求以及勘察進度要求等。除了收集各種勘察必須的資料和辦理勘察工作的合法手續外，勘察單位還應提前到現場進行實地踏勘，了解擬勘察場址的位置及特點，提前做好臨時道路、水、電的清理與修建工作，組建項目組，為項目配備與之相應的專業技術人員，備齊勘察過程中所需的技術條例，勘察工程技術規范等相關資料，以備勘察工作過程中做到隨時查閱，而不是完全憑借個人經驗行事。

2.2 建筑工程勘察的目的與任務

建筑工程勘察的目上的是為了滿足建筑工程基礎設計可行性與合理性的要求，為建筑工程基礎的設計、施工、基坑開挖與支護、降水等提供可靠的地質資料和設計依據，同時為基礎施工中的關鍵技術問題提供論證和評價服務的。

基于以上的目的，建筑工程基礎的勘察任務如下：

（1）查明建筑場址范圍內有無影響工程穩定性的不良地質作用類型，查清其成因、分布范圍與影響程度，提出治理方案；

（2）查明對工程施工不利的地質問題，如地下暗河、空洞、墓穴等；

（3）查明建筑場址范圍內的地層分布、厚度、深度、年代、結構類型、工程特性以及各土層之間的關系與其物理力學性質；以此為基礎，分析和評價地基的穩定性、均勻性和地基承載力；

（4）查明地基內巖土層的承載力特征值、變形模量、基床系數等物理力學指標，論證使用天然地基形式的可行性，對持力層與基礎的埋藏深度做出評價與建議。對巖質地基還應查明巖石的堅硬程度、巖體和完整程度、基本質量等級、巖石的風化程度和風化帶內的單軸抗壓強度（天然、飽和、烘干）；

（5）查明地下水的分布、類型、埋藏深度、補給條件、地下水位季節性變化以及抽水流量等情況，提供未來50年內的最高水位，為建筑的抗浮設計及地下水的腐蝕性防護做出定性與定量評價。提供地下水的滲透系數，并針對基坑開挖中需采取的降水控制措施和降水對周圍環境的影響做出評價；

（6）提供勘察場地范圍內的抗震設防烈度等級、設計基本地震加速度和設計特征周期。判定場地類別，評價場地屬于對抗震有利、不利或危險地段，提供場地土類型、覆蓋層厚度、土層剪切波速等地震參數；

（7）判別有無液化土層及其等級；

（8）提供抗浮錨桿與巖土的結合強度特征值；

（9）預測地基下沉、變形和傾斜的特征；

（10）對可能采取的復合地基的類型、適宜性、持力層提出建議，為施工方案中的可行性及對周圍環境的影響提出問題和建議；

（11）對基坑工程的設計和施工方案提出建議，提供基坑各側邊坡的地質模型建議；

（12）對初步勘察中遺留的問題做出結論。

2.3 工程勘察過程的工作重點

工程勘察過程中的工作重點包含兩個方面：一是工程勘察現場中實際操作的技術重點，另外一方面是數據整理形成勘察報告文件的工作重點。

（1）工程現場勘察時，應根據提前制訂好的工程勘察工作任務進度及實施綱要，按計劃、有步驟地開展工作，對于工程勘察中使用的各種儀器與設備應嚴格按照儀器與設備操作說明進行，避免出現蠻干的現象，除了保證數據的準確性外，還要保證操作人員的安全與設備的良好工作狀態。除了儀器設備的正確使用，工作人員還應按要求定時對所用儀器的計量精確度進行校準和審核，在設備進場前應首次校核，在工作過程中也應按使用校核時間間隔要求再次進行校核，始終使儀器與設備在計量許可認證的范圍內工作，才能保證勘察原始資料的準確性。勘察現場產生的各種原始資料的記錄過程必須認真填寫，按規定的格式與內容來進行，杜絕隨意修改與涂抹的現象，填寫的內容不可用簡稱或縮寫，相關數據的填定與認可應有校驗人員的簽字方可生效。同時，項目負責人也應隨時駐現場進行技術指導與技術督查，保證勘察現場的工作有序性和準確性。

（2）勘察成果的編制與審核是控制勘察工作質量的工作重點。在各級負責人對勘察原始記錄資料準確、完整、有效地基礎上，應依據工程的類別和有關部門的要求，對工程勘察中產生的資料、圖表和報告等按照相應規定進行整理和分類。由于巖土勘察成果除了滿足查清地層構造與分級的要求外，更要根據工程建設的特點，結合工程場地的條件，對工程設計、施工條件和地基處理時的開挖、支護及降水等關鍵技術措施做出具體的要求和評價，為巖土工程中產生的問題進行一定的決策和指導，提出基礎工程、邊坡工程的設計準則和相關的指導性意見，從而為設計與施工提供相應的技術依據，服務于工程建設過程。最后，按照勘察技術成果規范的相應要求和合同中對于勘察成果的要求對整理后的資料進行層級審核，在質量合格的基礎上，各專業負責人和部門技術負責人應在報告上簽字，并加蓋勘察單位的公章與資質章，形成最終的勘察報告成果。

2.4 勘察工作的管理

（1）理論與經驗結合

巖土工程的勘察工作較為復雜，其許多技術的發展并非來自于純理論模型的推導，而更多是來源于實際工作經驗的總結，因此，在實際開展工作時，理論與經驗不是孤立的，而是相輔相承的。例如，從理論上講，一般建設在地質情況良好，高度的小于7層的多層結構建筑中，勘探孔的深度在15m以內基本能滿足基礎的要求了。但對于同樣高度的大型公共建筑，由于其自重較大，對基礎的要求也較高，勘察深度依然維持在15m以內顯然不滿足工程實際的需求。這種情況下，應根據地層的分布情況尋找持力層，并將探孔打至持力層以下作為終孔的標準。由實際工程經驗可知，當勘察到較密實的巖石基礎，且其埋藏深度較淺時，勘探深度可以適當降低；而當遇到性質較差的淤泥或者其它承載力較差的不良地質和軟土時，勘探深度往往要加大，直至打到符合要求的地層為止。應該說勘察工程是一個以基礎理論為依據，結合工程技術人員自身的工程經驗，加上對試驗參數和判斷能力的良好掌握，才能真正遇到問題解決問題的行業。因此，勘察工作人員應注重對工程經驗的積累，不能完全依據純理論去解決工程中遇到的問題。

（2）經濟性

我國的高層建筑現在正處于大發展的時期，許多地區，無論地質條件好或差都在大規模地建設高層建筑。有些地區溶巖發育充分，地下孔洞多；有些地區位于沿海，地下淤泥和軟弱土層較厚，這些不良的地質情況均加大勘察的深度，增加勘察的成本。因此，在勘察工作中，應注意勘察工作的經濟性，避免出現浪費的現象。例如，樁基工程規范要求"一般的樁基礎孔，應延伸至4-6倍的樁徑以下，且不得小于4m，對于大直徑的樁，不應小于5m。"對于這樣的情況，如果在勘察方案中要求孔深50m，從控制性孔的資料來看，如果將孔深調整為45m，則不但能保證樁基滿足設計要求，還可以使樁端的持力層保持在40m左右的位置，同時還可以減少樁孔的深度，減少了經濟浪費。

（3）堅持技術安全原則

地質構造涉及建筑結構的安全，勘察工程技術人員務必提高重視，堅持安全原則。

例如，某高層建筑基礎深度較大，深度為20m?45m，由于其上部地層為軟土，頂面坡度較大，采用鉆孔灌注樁較為合理，但房地產公司單方面為了追求工程進度而將樁基形式改為預應力管樁，勘察單位堅持了技術安全原則，經多方論證仍采用了原方案，避免了因牽就建設方而重新探孔和編寫報告造成返工的局面，提高了項目的安全性和經濟性。

結語

高層建筑基礎的巖土勘察工作較為復雜，要求鉆孔深度大、平面布置與土工試驗應合理、參數選取正確等，這對勘察工程技術人員提出了較高的要求。在進行高層建筑基礎的勘察時，應明確勘察的目的與任務，提前做好各種準備措施，明確工作重點，加強勘察工作的管理，才能保證勘察任務的順利進行，滿足工程建設的實際需求。

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