高層建筑巖土勘察及地基處理技術(shù)應(yīng)用

馮光剛

廣東省珠海工程勘察院 廣東 珠海 519000

現(xiàn)階段，在城市建設(shè)中高層建筑這種建筑形式得到了廣泛的應(yīng)用。由于城市使用面積有限，土地價值不斷增高，同時城市人口數(shù)量不斷增多，為了滿足城市人口的住宅需求，往往通過高層建筑為人們提供更多的居住空間。但是現(xiàn)階段我國的高層建筑存在著一定的問題，其中最為重要的就是高層建筑的地基問題，高層建筑地基工作有著較大的難度，并且有著十分重要的作用，若是高層建筑地基出現(xiàn)問題，則有可能影響高層建筑的施工進(jìn)度，甚至為高層建筑埋下嚴(yán)重的安全隱患。想要規(guī)避高層建筑的地基問題，就要做好高層建筑巖土勘察分析，規(guī)避各項風(fēng)險因素，提升高層建筑的安全性與穩(wěn)定性。

1 高層建筑巖土勘察的作用

通過分析現(xiàn)階段的高層建筑施工技術(shù)能夠從中發(fā)現(xiàn)，高層建筑巖土勘察共有三方面的作用：首先高層建筑巖土勘察能夠明確施工地區(qū)的地質(zhì)情況。巖土勘察的主要目的是勘察地下區(qū)域，了解地下區(qū)域的具體情況根據(jù)實際的地質(zhì)情況使用針對性的施工技術(shù)，這樣才能夠保證施工安全與穩(wěn)定。例如地下水若是過于豐富，則要提升承載力。其次，高層建筑巖土勘察能夠驗證設(shè)計方案。通常情況下，在建筑項目的招標(biāo)投標(biāo)階段，就已經(jīng)完成了高層建筑的設(shè)計方案，但是這一階段的設(shè)計方案通常僅作為參考，具體實施還要結(jié)合實際情況。巖土勘察能夠提供施工地區(qū)的地質(zhì)情況，使施工部門決定是否能夠按照設(shè)計方案展開施工[1]。最后高層建筑巖土勘察有利于選擇施工技術(shù)，針對不同的地質(zhì)情況，選用適當(dāng)?shù)氖┕ぜ夹g(shù)，在整體施工中事先明確施工區(qū)域的地質(zhì)情況，選擇合適的施工技術(shù)，保證整個工程能夠順利完成，避免出現(xiàn)地質(zhì)情況與施工技術(shù)不匹配的問題。

2 高層建筑巖土勘察的原則

2.1 預(yù)防原則

在高層建筑巖土勘察中勘察質(zhì)量不僅決定著整體施工是否能夠順利開展，同時也是保證施工現(xiàn)場、施工人員以及建筑后續(xù)使用是否安全的決定性因素。結(jié)合現(xiàn)階段的高層建筑建設(shè)情況來看，不良地質(zhì)對建筑安全帶來了非常嚴(yán)重的安全隱患，使高層建筑面臨著眾多的安全風(fēng)險。針對這一情況，勘察部門要定期的針對高層建筑不良地質(zhì)因素展開分析，避免出現(xiàn)滑坡、坍塌等安全問題。現(xiàn)階段在高層建筑施工之前，通常會針對巖土勘查工作展開初步勘察與詳細(xì)勘察，之后進(jìn)行取樣、化驗、分析，在這一過程中借助力學(xué)實驗展開分析評價，若是檢測結(jié)果異常，則要安排施工人員進(jìn)行處理，避免不良地質(zhì)問題影響建筑安全[2]。

2.2 穩(wěn)定原則

在高層建筑地質(zhì)勘查中，要注意邊坡所屬的地質(zhì)條件，不同的邊坡地質(zhì)條件會伴有不同的巖性與構(gòu)造情況，這有可能導(dǎo)致高層建筑出現(xiàn)倒塌等安全隱患，并且一旦出現(xiàn)這些問題，將會帶來非常嚴(yán)重的地質(zhì)破壞，對城市居民的生命財產(chǎn)安全造成嚴(yán)重的威脅。在邊坡治理工作中，施工企業(yè)要根據(jù)邊坡穩(wěn)定性原則，全方位的對邊坡結(jié)構(gòu)進(jìn)行勘察，除了進(jìn)行初步勘察與詳細(xì)勘察以外，也要進(jìn)行專項操作取樣試驗，交由實驗室分析，保證高層建筑巖土勘查工作的完整性與有效性[3]。

2.3 安全原則

巖土勘察的主要目的之一是為了保證生產(chǎn)安全，基于安全生產(chǎn)理念下，高層建筑施工要不斷地優(yōu)化巖土勘察方式，確保建筑施工質(zhì)量與建筑施工進(jìn)度。傳統(tǒng)的巖土勘察中存在著較多的不足，需要圍繞安全規(guī)劃與安全施工展開分析，立足于現(xiàn)有的工程方案進(jìn)行全面的優(yōu)化與改進(jìn)，這樣才能夠制定完善并且可行的高層建筑建設(shè)方案。如果在安全方案規(guī)劃中只憑主觀臆斷，那么則有可能因為準(zhǔn)備不充分規(guī)劃不全面影響施工進(jìn)度，甚至出現(xiàn)施工安全事故[4]。

3 高層建筑巖土勘察技術(shù)

3.1 多瞬面波技術(shù)

多瞬面波技術(shù)是利用面波在介質(zhì)中傳播速度上的差異，使用傳感器收集面波的分布狀況，收集相關(guān)的信息繪制成曲線圖，分析曲線圖中曲線的變化，由此得到高層建筑施工區(qū)域內(nèi)的巖土特點以及特性，分析該地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境。這項技術(shù)具有以下幾項非常明顯的特點：首先，這項技術(shù)結(jié)合了物理學(xué)特征以及面波的特征，能夠完成不同介質(zhì)與深度的勘測任務(wù)，并且勘測的結(jié)果也較為準(zhǔn)確。其次這項技術(shù)在使用過程中能夠分為瞬態(tài)法與穩(wěn)態(tài)法等，在勘察過程中能夠結(jié)合實際情況來選擇適合的方法展開勘察，在使用的過程中具有較強(qiáng)的靈活性[5]。

3.2 高密度電阻率技術(shù)

高密度電阻率技術(shù)是由常規(guī)電法技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展得來的，這項技術(shù)能夠根據(jù)巖土之間存在的差異性，使用電場分析巖土之間的各項差異，根據(jù)得出的結(jié)果來分析巖土中存在的特性。這項技術(shù)在使用的過程中也具有幾項明顯的優(yōu)勢：首先能夠一次性地完成電力布置，操作簡單并且容易操作，受環(huán)境的影響程度較小，能夠有效地減輕電極對勘察結(jié)果造成的影響。同時這項技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)野外的全自動化作業(yè)，能夠便捷、快速地進(jìn)行探測，探測的結(jié)果也較為準(zhǔn)確。這項技術(shù)的探測形式非常多樣，能夠獲得具體的巖層信息[6]。其次 在進(jìn)行巖土勘測的過程中遇到了復(fù)雜的建筑環(huán)境時，使用高密度電阻率技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)自動化的收集，也能精準(zhǔn)地收集相關(guān)的信息，進(jìn)行實時的分析與處理，得到的結(jié)果便于觀察與總結(jié)。

3.3 恒波反射技術(shù)

恒波反射的技術(shù)原理與多瞬面波技術(shù)的原理相似，都是利用了物理學(xué)與面波的特性，但是兩者之間不同的是，橫波是分析地震波在介質(zhì)中傳播速度上的差異來獲得信息。如果產(chǎn)生了較為明顯的差異，就能夠形成反射波，這時可以使用相關(guān)的設(shè)備來收集反射波，計算波長與波速等數(shù)據(jù)，由此來判斷施工區(qū)域中的巖石特性以及地質(zhì)結(jié)構(gòu)等信息，除了風(fēng)化巖石層的反射波能量較弱以外，其他的巖石反射能量都很強(qiáng)烈，便于技術(shù)人員進(jìn)行分析與觀察

4 高層建筑巖土勘察的主要任務(wù)

4.1 落實勘察前的準(zhǔn)備工作

在開展高層建筑巖土勘察之前為了避免影響后續(xù)施工，勘察企業(yè)要制定完善的勘察前準(zhǔn)備工作。首先詳細(xì)分析建設(shè)單位提供的勘察計劃任務(wù)書，明確勘察范圍；其次設(shè)計單位要提供高層建筑設(shè)計平面圖，結(jié)合設(shè)計圖制定勘察技術(shù)與進(jìn)度要求等；最后勘察單位與施工人員前往實地考察，調(diào)查施工區(qū)域內(nèi)的環(huán)境情況，檢查是否攜帶齊全的勘查工具，做好全面充分的準(zhǔn)備[7]。

4.2 明確實踐中的勘察任務(wù)與目的

為了提升高層建筑巖土勘察的針對性，充分地發(fā)揮出高層建筑巖土勘察的價值，就要明確施工任務(wù)與施工目的。高層建筑巖土勘察的施工任務(wù)有以下幾點：通過勘查分析不良地質(zhì)的性質(zhì)、范圍、深度以及對建筑造成的影響；分析建筑地基的地層分布、結(jié)構(gòu)類型、深度以及工程特點，為高層建筑選址提供有效的信息參考；勘察地基內(nèi)的巖土層，分析計算變形模量以及承載能力；勘察建筑施工區(qū)域的地下水分布情況、地下水深度以及積極性變化情況；計算建筑地基范圍內(nèi)地質(zhì)的抗震等級，為高層建筑設(shè)置土層剪切速度以及場地類型提供數(shù)據(jù)參考。

4.3 布置勘察孔

為了提升高層建筑巖土勘察的準(zhǔn)確性，提升勘察工作的潛在價值，充分地發(fā)揮出勘察效果，就要合理布置勘察孔。根據(jù)巖土工程勘察規(guī)范，以及高層建筑巖土工程勘察規(guī)程中的要求，合理布置勘察點，初步確定勘察孔，控制孔間距與深度。在布置勘察孔時要結(jié)合勘查區(qū)域內(nèi)的地形地貌特征以及建筑結(jié)構(gòu)等因素，保證勘察孔的布置科學(xué)合理。在布置勘察孔時，盡量沿擬建物周邊布設(shè)，在核心筒與凹凸變化部位單獨(dú)布孔[8]。

4.4 控制勘察孔深度

在高層建筑巖土勘察作業(yè)中，勘察孔的孔深控制是一件非常重要的環(huán)節(jié)，能夠為獲取準(zhǔn)確的勘察結(jié)果提供保障。通過技術(shù)規(guī)范要求，在高層建筑巖土工程勘察中，結(jié)合實際情況控制勘查孔的孔深。勘察人員要保持高度的責(zé)任感，嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的進(jìn)行控制工作，對樁型與池地層相同的建筑單體進(jìn)行孔深控制，對于軸力特別大的區(qū)域，要考慮是否需要增加孔深。

4.5 其他勘察要點

注重實踐中的原位測試，在現(xiàn)場進(jìn)行地脈動測試、波速測試以及地質(zhì)安全評估，保證高層建筑巖土勘察結(jié)果的準(zhǔn)確性。在高層建筑施工中，由于軸力大并且包含地下室，因此要進(jìn)行室內(nèi)實驗，為高層建筑的安全提供保障。針對勘察區(qū)域試樣采集，嚴(yán)格遵循樣本采集要求，保證試樣采集的有效性。高層建筑巖土勘察也要考慮地震效應(yīng)，高層建筑優(yōu)化抗震性能提供有效的依據(jù)。

5 高層建筑地基處理特征

高層地基處理技術(shù)具有較強(qiáng)的繁瑣性。由于我國土地面積較為廣闊，不同地區(qū)的地質(zhì)情況都存在較大的差異，如果建筑施工區(qū)域地質(zhì)情況較差，就可以采用地基處理技術(shù)對地質(zhì)進(jìn)行處理，但是由于地質(zhì)情況存在差異，所使用的處理技術(shù)也很多種類，導(dǎo)致建筑處理技術(shù)較為復(fù)雜。高層建筑地基處理具有聯(lián)系性。地基處理與建筑施工的哥哥環(huán)節(jié)都有著較多的聯(lián)系，如果建筑地基出現(xiàn)問題會導(dǎo)致高層建筑失去穩(wěn)定性，存在較多的安全隱患，影響建筑整體質(zhì)量。在對高層建筑進(jìn)行地基處理時，需要對地基存在的風(fēng)險進(jìn)行評估，降低施工過程中存在的風(fēng)險。高層建筑地理處理存在困難性，施工人員在對地基進(jìn)行處理過程中，需要較多施工工序，給施工人員施工帶來了較多的難度。

6 高中建筑施工中應(yīng)用地基處理技術(shù)的必要性

高層建筑自身重力較大，需要地基有較強(qiáng)的承載力，還有部分地基抗剪強(qiáng)度不符合的設(shè)計規(guī)定，可能會造成安全事故的發(fā)生。地基處理技術(shù)能夠有效提高地基的承載能力，為高層建筑以及施工人員提供安全保障。地基處理技術(shù)能夠避免高層建筑出現(xiàn)沉降的現(xiàn)象，合理控制高層建筑的沉降范圍，提高高層建筑整體的質(zhì)量。同時，地基處理技術(shù)能夠有效提升地基抗震能力，保證高層建筑整體的穩(wěn)定性，避免高層建筑中存在安全隱患。地基處理技術(shù)種類較多，施工人員在應(yīng)用地基處理技術(shù)時，需要根據(jù)地基的實際情況，選擇合適的地基處理技術(shù)，充分滿足高層建筑地基的需求。地基處理技術(shù)需要符合高層建筑土質(zhì)，這樣才能夠有效達(dá)到加固地基加固，維持地基穩(wěn)定性的目的。

7 高層建筑施工中地基處理技術(shù)

7.1 選擇施工機(jī)械

在基坑開挖時需要使用多種施工機(jī)械，由于地質(zhì)的不同，使用的施工機(jī)械也有著一定的差異性。通常情況下選擇的主要內(nèi)容是混凝土泵與混凝土攪拌機(jī)，這兩種機(jī)械有著非常大的使用區(qū)別，為了滿足施工條件，通常是根據(jù)需求確定機(jī)械，選擇范圍包括長螺旋機(jī)、混凝土輸送泵與混凝土攪拌機(jī)等(圖1)。在使用機(jī)械時要注意噪聲防控，盡量降低施工噪聲，可以選擇噪音較少的設(shè)備或搭建隔音設(shè)施，避免影響周邊居民的正常生活[9]。

7.2 地基施工質(zhì)量控制

高層建筑的建筑工程質(zhì)量控制是非常重要的。正常情況下質(zhì)量控制要注重兩方面，一是對單樁承載力的要求，二是避免竄孔現(xiàn)象。

在施工中導(dǎo)致單樁承載力不足的主要原因可能是破壞了樁底的砂層，降低了CFG柱的承載力，對單樁承載力造成負(fù)面影響。對于這一情況，要圍繞提升單柱的承載力提出解決措施，可以適當(dāng)增加樁長，使CFG柱能夠進(jìn)入到沙層中，控制單樁的變形情況。在CFG柱進(jìn)入到沙層中也要進(jìn)行控制，不宜太深，根據(jù)地質(zhì)條件進(jìn)行控制，這樣不僅能夠強(qiáng)化樁體的穩(wěn)定性，同時能夠提升單樁承載力。

竄孔是一種非常嚴(yán)重的施工質(zhì)量問題，造成竄孔的原因由于連續(xù)的打樁，進(jìn)行多個樁基建設(shè)，在完成第一個樁基后，若是地質(zhì)存在問題，在第二次打樁時，第一個樁基會出現(xiàn)下沉，出現(xiàn)這種問題的主要原因是土地缺乏承載力，可以采取長螺旋鉆管進(jìn)行施工。

7.3 地基處理技術(shù)的應(yīng)用

在高層建筑施工中，不僅要保證施工人員的專業(yè)素養(yǎng)以及施工機(jī)械的質(zhì)量，同時也要使用正確施工工藝，按照規(guī)范化操作展開施工。在測量定位時，明確鋼管大小后進(jìn)行打孔，在鋼管中澆注石灰，將鋼筋插到孔中，提升樁的穩(wěn)定性。在鉆孔中需要控制鉆頭鉆數(shù)與時間，攪拌混凝土?xí)r，嚴(yán)格的控制混凝土配比，由混凝土攪拌機(jī)進(jìn)行傳送。施工中要排除地下干擾物與障礙物，若未及時排除，可能出現(xiàn)樁位偏離問題，因此要做好提前預(yù)防。

8 結(jié)束語

巖土勘察是高層建筑施工中的一項重要環(huán)節(jié)，高層建筑地基處理也要根據(jù)巖土勘查結(jié)果開展，根據(jù)建設(shè)區(qū)域的具體情況科學(xué)合理地選擇施工工藝以及施工設(shè)備，保證高層建筑的安全性與穩(wěn)定性。建設(shè)單位要進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膸r土勘察，明確施工區(qū)域的各項信息為高層建筑施工提供有效的參考依據(jù)。