高層建筑巖土工程勘察重點(diǎn)難點(diǎn)分析

宋強(qiáng) 張猛

德州市建筑規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院 山東德州 253000

1 巖土工程施工勘察簡述

巖土工程勘察是指針對(duì)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)、環(huán)境特點(diǎn)和巖土工程條件進(jìn)行全面、詳細(xì)的勘察和測(cè)試。巖土工程勘察應(yīng)針對(duì)規(guī)定分階段推進(jìn)。巖土工程勘察可分為三個(gè)階段：可行性研究勘察(選址勘察)、初步勘察和詳細(xì)勘察，特別注意可行性研究勘察必須滿足場(chǎng)地規(guī)劃確定的標(biāo)準(zhǔn)；初步調(diào)查必須滿足初步設(shè)計(jì)或初步設(shè)計(jì)擴(kuò)大的標(biāo)準(zhǔn)；詳細(xì)調(diào)查必須滿足施工設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。巖土工程勘察主要是指工業(yè)和民用建筑項(xiàng)目的勘察。調(diào)查的對(duì)象主要有居民住房建筑、廠房建筑、學(xué)校和醫(yī)院建筑、市政設(shè)施建設(shè)工程、海岸帶的建設(shè)工程等。巖土工程勘察的內(nèi)容主要包括工程地質(zhì)勘察檢驗(yàn)和測(cè)繪、巖土樣品的勘探和收集試驗(yàn)、原位測(cè)試、室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)測(cè)試。最后，針對(duì)上述幾種或所有方法對(duì)場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件進(jìn)行定性或定量分析，研究和評(píng)估，并準(zhǔn)備不同階段所需的結(jié)果報(bào)告文件[1]。

2 高層建筑巖土工程勘察要點(diǎn)

2.1 勘察深度

第一，根據(jù)具體高層建筑的層數(shù)與建筑結(jié)構(gòu)特征，按照相應(yīng)的建筑標(biāo)準(zhǔn)確定；第二，在地質(zhì)結(jié)構(gòu)上，需要在建筑施工前對(duì)巖土工程的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面了解，對(duì)后續(xù)的計(jì)算沉降、預(yù)防傾斜工作并對(duì)其進(jìn)行巖石特性進(jìn)行綜合分析確定；第三，要合理設(shè)置勘察點(diǎn)間距與深度，一般對(duì)于福建沿海地區(qū)高層建筑而言，多采用深基礎(chǔ)方案，以樁基礎(chǔ)或樁筏基礎(chǔ)為主，勘察點(diǎn)間距以15-24米為宜，鉆孔深度應(yīng)滿足對(duì)樁基礎(chǔ)樁進(jìn)入持力層以下3-5倍樁徑且不小于5米或箱筏基礎(chǔ)下3-5米的深度要求；第四，注意在特殊地層或特殊建筑勘察時(shí)，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行單樁單孔的勘察或施工超前鉆，這便于觀察到每一個(gè)樁孔地層情況，確保樁端及持力層下一定深度范圍內(nèi)無溶洞、軟弱夾層等不良地質(zhì)現(xiàn)象，用以指導(dǎo)后期施工工作[2]。

2.2 基礎(chǔ)承載力

高層建筑由于高度大、層數(shù)多，因而對(duì)于沉降變形及地基的承載力要求較高。所以在實(shí)際的巖土工程的勘察工作中，需選擇一至兩個(gè)適當(dāng)巖土層作為基礎(chǔ)持力層，并查明軟弱地層分布及各地層厚度等，有針對(duì)性的布置取樣、原位測(cè)試、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)等勘察工作，同時(shí)也需要對(duì)巖石的完整性、質(zhì)量等級(jí)進(jìn)行全面勘察評(píng)價(jià)，并結(jié)合室內(nèi)巖土試驗(yàn)結(jié)果，綜合確定持力層和各巖土層的承載力，預(yù)估沉降變形量，為設(shè)計(jì)提供較為全面的數(shù)據(jù)支撐。

2.3 基坑開挖

隨著土地資源的日趨緊張，超高層建筑也增長迅速。對(duì)于高層建筑而言，尤其是福建沿海地區(qū)的地下空間開發(fā)利用處于領(lǐng)先地位。地下空間開發(fā)利用需要挖較大深度的基坑，在具體的勘察實(shí)施中，除常規(guī)的物理力學(xué)參數(shù)、變形形變分析外，對(duì)軟土區(qū)大面積開挖，還會(huì)發(fā)生坑底隆起破壞、坑外土體的過量變形等現(xiàn)象。并且高層建筑及超高層建筑多建筑于繁華城市地段，基坑開挖還受到周邊已建建筑基礎(chǔ)、市政道路、道路下管線分布、相鄰場(chǎng)地在建基坑開挖等直接或間接的影響。

2.4 復(fù)雜地形勘察測(cè)量

高層建筑的建筑高，體積巨大，地基強(qiáng)度必須足夠強(qiáng)，一般情況大多數(shù)采用持力層深入微風(fēng)化層的深地基。在正式調(diào)查勘測(cè)過程中，必須針對(duì)當(dāng)?shù)氐牡鼗鶚?biāo)準(zhǔn)進(jìn)行仔細(xì)的調(diào)查，然后對(duì)地基巖土進(jìn)行對(duì)比核算。在對(duì)比分析中，必須小心，不能有任何錯(cuò)誤，以免給以后的施工帶來很多問題。如果發(fā)現(xiàn)紅黏土、膨脹土、凍土和其他特殊巖土，必須特別注意。這種巖土將對(duì)以后的地基土造成很大的危害，必須通過科學(xué)有效的方法來小心處理和解決。調(diào)查地點(diǎn)的深度也令人擔(dān)憂。高層建筑的外部設(shè)計(jì)形象和內(nèi)外結(jié)構(gòu)都不是靜態(tài)的，這給后來的混凝土建筑施工帶來了極大的麻煩。例如，如果地基所在處是相對(duì)堅(jiān)硬的石層，那么在深度勘測(cè)時(shí)，就必須比正常情況下更深。如果地基所在處巖土較軟，則必須比正常測(cè)量淺，這主要取決于地基所在處巖土的特點(diǎn)。地下水位的勘察針對(duì)高層建筑也很重要。勘察測(cè)量地下水位必須跟所有觀測(cè)點(diǎn)同時(shí)逐個(gè)進(jìn)行，并隨時(shí)注意周圍條件。測(cè)量地下水位的時(shí)候，勘探必須同時(shí)進(jìn)行，必須在鉆井完成后24小時(shí)內(nèi)完成。目前，常用的方法是傳感器水位測(cè)量，其方法意味著地下水抽水試驗(yàn)通常用于測(cè)量地下水量。通常有三個(gè)泵送孔(一個(gè)泵送孔和兩個(gè)觀察孔用于比較)，泵送孔的深度比常規(guī)鉆孔的深度更深。觀察時(shí)間通常為1h，并與流量觀察同步。有關(guān)抽水試驗(yàn)的詳情，請(qǐng)參閱抽水試驗(yàn)綜合表。

2.5 巖土樣品的取樣、收集和試驗(yàn)

巖土取樣是采用未擾動(dòng)土還是擾動(dòng)土，勘測(cè)人員必須針對(duì)高層建筑的性質(zhì)做出決定。建筑物的天然地基和斜坡必須采用未擾動(dòng)土。擾動(dòng)土可用于路堤填筑、橋頭填筑和地基回填。巖土取樣必須重視土樣的質(zhì)量。在鉆探、取巖土?xí)r，巖土的結(jié)構(gòu)非常容易被破壞，用結(jié)構(gòu)已經(jīng)擾動(dòng)了的土樣作試驗(yàn)，必會(huì)得到不準(zhǔn)確的結(jié)論，導(dǎo)致工程事故或浪費(fèi)建設(shè)資金。不同的取樣工具適用于不同的巖土種類，取土?xí)r，必須針對(duì)巖土樣質(zhì)量等級(jí)和種類取得合格的巖土樣，選擇合適的取樣工具和取樣方法。比如，用鉆孔機(jī)取樣時(shí)，鉆孔直徑不應(yīng)小于12厘米必須用特殊的薄壁取樣器來減少巖土擾動(dòng)的影響。在試驗(yàn)坑、平孔、豎井和天然地面中進(jìn)行人工取樣時(shí)，所采集的樣品應(yīng)人工修整成土壤樣品管大小的土壤柱，然后裝入土壤樣品管。采集的土樣數(shù)量應(yīng)滿足要求的試驗(yàn)項(xiàng)目和試驗(yàn)方法的要求。巖土樣品的收集和實(shí)驗(yàn)是巖土工程勘察中的另一個(gè)突出困難。調(diào)查人員必須嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)收集樣品，以提高調(diào)查數(shù)據(jù)的可靠性[3]。

2.6 衛(wèi)星技術(shù)

（1）北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。隨著我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS）的建立，我國的衛(wèi)星定位不再依靠國外，我國的國土資源，和人民財(cái)產(chǎn)安全得到進(jìn)一步的保障。與此同時(shí)，衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)也運(yùn)用到了地質(zhì)勘察中來。由三顆衛(wèi)星就可以在全球范圍內(nèi)任意一點(diǎn)實(shí)現(xiàn)厘米甚至納米級(jí)定位。通過衛(wèi)星對(duì)地表巖土進(jìn)行遠(yuǎn)距離的監(jiān)測(cè)，省去了人為測(cè)量、描繪的時(shí)間。通過接收機(jī)對(duì)無線電信號(hào)進(jìn)行分析處理，更為高效。目前我的自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相比于美國的GPS而言，精度更高，安全性、穩(wěn)定性、兼容性更優(yōu)良，受到了各行各業(yè)的認(rèn)可。

（2）遙感技術(shù)。所謂遙感，字面上的理解為“遙遠(yuǎn)的感應(yīng)”。通過電磁波來對(duì)地質(zhì)進(jìn)行探測(cè)，跨越了空間的界限。遙感技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于巖土地質(zhì)勘察中，人的肉眼往往是局限的，通過眼睛往往無法真實(shí)的認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)。電磁波以一種特殊的呈現(xiàn)形式，每一種類型的物質(zhì)都有自身的磁場(chǎng)，電磁波就是通過這種磁場(chǎng)的反射與吸收來對(duì)不同種類的物質(zhì)進(jìn)行辨別。相比于人眼，它更加的敏銳。它打破了地形，復(fù)雜地貌對(duì)人類的約束，即使在人跡罕至的地方，自然可以通過衛(wèi)星技術(shù)對(duì)其進(jìn)行細(xì)致入微的勘測(cè)。現(xiàn)在的勘測(cè)技術(shù)與現(xiàn)代科學(xué)的聯(lián)系越來越緊密。有了衛(wèi)星的輔助，只需要一個(gè)終端就可以對(duì)腳下的土地有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)。緯度，海拔，地形地貌，巖層類型，躍然紙上。我國掌握了自己的衛(wèi)星以后，在各行各業(yè)的科學(xué)研究，都有了自主權(quán)，不再受到發(fā)達(dá)國家的制約。衛(wèi)星技術(shù)的成熟發(fā)展為我國地質(zhì)勘探提供了巨大的便利，國家的安全也有了保障[4]。

3 結(jié)語

隨著高層建筑在我國建筑工程中的日益增加，巖土勘察工作也取得了深入的進(jìn)展，并取得了不小的成績，但同樣需要注意的是，高層建筑的巖土勘察中仍然存在著不少的問題，既有人員層面的問題，也有設(shè)備層面的問題，需要引起高度重視。并且，在勘察的實(shí)際環(huán)節(jié)中要嚴(yán)格按照國家的相關(guān)規(guī)章，采取好有效的措施。