高層建筑巖土工程勘察現(xiàn)狀及要點(diǎn)分析

李作明

二十一冶建筑設(shè)計(jì)研究院(有限責(zé)任公司)

高層建筑巖土工程勘察現(xiàn)狀及要點(diǎn)分析

李作明

二十一冶建筑設(shè)計(jì)研究院(有限責(zé)任公司)

隨著近些年來我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市的規(guī)模逐漸擴(kuò)大，人口越來越往城市集中，使城市的用地越來越緊張，甚至可以用寸土寸金來形容。基于此，導(dǎo)致如今大量30層及以上的高層建筑不斷涌現(xiàn)，部分城市甚至出現(xiàn)了超高層建筑物的大量出現(xiàn)，這給我國的巖土工程勘察工作提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。其實(shí)高層建筑的巖土工程的勘察除與普通建筑勘察具有共性之外，因其自身的特點(diǎn)，其要求更高，測試的手段要求更多樣，測試和評價(jià)的重點(diǎn)亦不盡相同，本文通過結(jié)合工程實(shí)際情況，準(zhǔn)確把握勘察工作重點(diǎn)，以高度的責(zé)任心全面考慮實(shí)際情況的應(yīng)用，盡善盡美，從而為高層建筑的設(shè)計(jì)、施工提供有力的參考依據(jù)。

高層建筑；巖土工程；勘察現(xiàn)狀；要點(diǎn)分析

1 我國高層建筑主要特點(diǎn)分析

高層建筑層高較高，層數(shù)較多，為追求更大與便利的使用空間，高層建筑具有較大的跨度，因此基礎(chǔ)荷載偏大。比如某高層建筑勘察時(shí)，設(shè)計(jì)建筑高度接近100m，最大軸力達(dá)到1.8×107Pa，隨著荷載增加，對地基承受力提出較高的要求。高層建筑呈現(xiàn)出瘦高形狀，因此其基礎(chǔ)必須有足夠的埋深才能保證建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足抗震與抵御風(fēng)荷載的能力。

2 我國高層建筑工程巖土勘察工作的現(xiàn)狀

2.1 勘察前的準(zhǔn)備工作不足

巖土勘察工作是一項(xiàng)時(shí)間較短，但任務(wù)卻十分繁重的工作，必須做好充足的勘察前準(zhǔn)備，如勘察工作需要使用的材料、儀器以及測繪圖紙等，都應(yīng)該準(zhǔn)備充足。但是在實(shí)際的巖土勘察工作中，常常存在準(zhǔn)備不足、材料缺乏等現(xiàn)象，致使勘察人員難以以某一階段的資料進(jìn)行分析，增加巖土工程施工的安全隱患。

2.2 巖土勘察的設(shè)備過于落后

先進(jìn)的勘察設(shè)備是確保巖土勘察數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素，但是目前國內(nèi)的巖土勘察設(shè)備，大多比較陳舊和落后，對巖土勘察工作的準(zhǔn)確性與全面性造成影響。由于勘察采用的軟件功能不全面、轉(zhuǎn)化能力較差，導(dǎo)致勘察人員難以得到充分、精確巖土勘察數(shù)據(jù)，常需要進(jìn)行二次勘察，不僅耗時(shí)長、效率低，而且會大幅度增加工程勘察的投資成本。

3 高層建筑巖土勘察要點(diǎn)

3.1 勘探點(diǎn)布設(shè)

矩形高層的布設(shè)形式為雙排形式，而不規(guī)則高層建筑的布設(shè)形式為凸出角點(diǎn)或者凹進(jìn)陰角形式；層數(shù)，荷載及體形變化較大處布置；甲級高層還應(yīng)在中心點(diǎn)或電梯或核心筒部位布置；單棟高層：甲級：≥5個(gè)，乙級：≥4個(gè)，控制性勘探點(diǎn)≥勘探點(diǎn)總數(shù)的1/3。

3.2 勘察間距

通常勘察間距為15～35m。甲級間距最小，而乙級間距最大；在巖土工程中，對于沖溝區(qū)域、沉積地帶、暗溝位置，對于間距可以適當(dāng)加密；淺層巖溶發(fā)育地區(qū)：鉆探+物探(淺層地震勘探，孔間地震CT或孔間電磁波CT)；鉆孔間距可以結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)加密處理。

3.3 鉆孔深度

1)控制孔深度大于地基變形計(jì)算深度；2)箱形基礎(chǔ)和筏形基礎(chǔ)控制孔深度：不具備變形計(jì)算條件時(shí)，dc=d+αc×β×b；β甲級取1.1；乙級取1.0；3)一般孔深度＞主要受力層深度，箱形基礎(chǔ)和筏形基礎(chǔ)一般孔深度為：dg=d+αg×β×b；4)對于基巖地區(qū)或者淺層溶巖發(fā)育區(qū)域，應(yīng)該嚴(yán)格控制孔鉆至完整和較完整基巖3～5m；甲級取大值，乙級取小值。不同土質(zhì)土類系數(shù)如表1所示。

表1 不同土質(zhì)土類系數(shù)

3.4 取樣和原位測試

1)豎向間距：基底下1b深度內(nèi)1～2m，(地層簡單時(shí))可適當(dāng)擴(kuò)大距離；2)每個(gè)場地的每一主要土層，取樣和原位測試數(shù)量≥6個(gè)(件)；3)在建筑工程地基主要受力層范圍內(nèi)，如果夾層或者透鏡體的厚度大于0.5m，則可以進(jìn)行取樣測試或者進(jìn)行原位測試；4)如果建筑工程地基巖土性質(zhì)不均勻，則應(yīng)該適當(dāng)增加取樣測試數(shù)量或者原位測試數(shù)量；5)巖石樣各層數(shù)量≥6個(gè)；6)在對地下室側(cè)墻以及基坑邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算時(shí)，或者對錨桿進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須確保土層樣品數(shù)量在6個(gè)以上。

4 高層建筑巖土地基處理案例分析

某高層建筑住宅小區(qū)，其中，3#～4#樓的建筑安全等級為二級，并且沒有地下建筑，3#樓的建筑面積為7355m2，4#樓的建筑面積為2444m2，3#～4#樓結(jié)構(gòu)形式均為框架結(jié)構(gòu)類型。

4.1 穩(wěn)定性驗(yàn)算分析

在該高層建筑巖土工程勘察中，對于地基基礎(chǔ)的測算方式如下：①對高層建筑的傾斜程度進(jìn)行測算；②高層建筑沉降量較大，因此，需要對該高層建筑地基沉降量進(jìn)行測算；③對該建筑物基礎(chǔ)穩(wěn)定性進(jìn)行測算。其中，對于建筑穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算最為關(guān)鍵。現(xiàn)如今，國際上對于建筑物基礎(chǔ)方面的研究不夠深入，這就會導(dǎo)致在高層建筑地基穩(wěn)定性驗(yàn)算方面水平有限，因此，必須對這方面進(jìn)行深入研究。

4.2 不均勻地基加固處理技術(shù)

堅(jiān)持因地制宜原則，通常情況下，同一個(gè)建筑工程可能會有不同的建筑物，而不同建筑的性質(zhì)也是不同的，因此，對于建筑地基，應(yīng)該堅(jiān)持因地制宜的原則，結(jié)合不同建筑實(shí)際情況對地基進(jìn)行加固處理；2)合理選擇地基形式，在建筑工程施工中，同一個(gè)建筑可能需要建設(shè)在不均勻地基上，但是不能夠建設(shè)在巖土性質(zhì)不同的地基上；3)適當(dāng)提高地基剛度，有些建筑是建設(shè)在不均勻地基上，對此應(yīng)該采取相應(yīng)的加固措施，提高地基剛度。

4.3 基礎(chǔ)方案

在建筑工程施工中，對于天然地基，應(yīng)該進(jìn)行可行性分析。通過對施工現(xiàn)場天然地基淺基礎(chǔ)進(jìn)行分析，可以明確掌握地基是否符合工程建設(shè)的需要。通常情況下，天然地基淺基礎(chǔ)是由軟土所構(gòu)成的，承載能力比較低。另外，天然地基可能會有溶洞，這就會導(dǎo)致土地強(qiáng)度降低。除此以外，天然地基的地下水比較豐富，因此，不能采用換土的方式對地基進(jìn)行處理。

對建筑工程人工復(fù)合地基淺基礎(chǔ)進(jìn)行可行性分析。在對本工程3#～4#樓進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)該結(jié)合地基實(shí)際情況采用深層攪拌樁加固處理方法，以層④作為樁端的持力層，預(yù)計(jì)樁長為11.7～15.6m，實(shí)際攪拌深度應(yīng)該充分結(jié)合施工現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。

[1]巖土工程勘察規(guī)范[S].(GB50021一2001)(2009版).

[2]李強(qiáng).高層建筑巖土勘察分析及地基處理技術(shù)應(yīng)研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2014，33(24)：52-52.

[3]李文韜，聶書斌，紀(jì)迎超.建筑工程巖土工程勘察要點(diǎn)分析[J].建筑知識，2016(06)：91～93.