高层建筑岩土工程勘察要点

     关键词：高层建筑；岩土工程勘察；重点

 

     随着近些年来我国经济的高速发展，城市的规模逐渐扩大，人口越来越往城市集中，使城市的用地越来越紧张，甚至可以用“寸土寸金”来形容。人口的办公、居住需求增大导致了城市的建筑越建越高，大量30层及以上的高层建筑不断涌现，部分城市甚至出现了50层以上的高层建筑。高层建筑的大量出现在给岩土工程勘察界带来际遇的同时，也对岩土工程的勘察提出了更高的要求，笔者结合自己多年从事岩土工程勘察的经验，对高层建筑勘察的工作谈谈自己的一些看法。 

 

     1高层建筑的特点

     高层建筑可分为住宅建筑和公共建筑，相较于民用建筑跨度较小，体型、结构较一，基础荷载量较小，以静荷载为主，公共高层建筑具有以下特点：（1）荷载大。由于公共高层建筑层高较高，层数多，且为追求较大和便利的使用空间，公共高层建筑的跨度一般较大，其带来的结果就是建筑的荷载大。例如，笔者负责的某公共建筑项目的勘察，其拟建建筑的高度接近100m，而最大轴力高达18000KPa，荷载的增加，对地基承受力要求相应的提高。（2）基础埋深大。建筑高度的增加，使高层建筑特呈现出了瘦高的特征，其基础必须埋设于地下一定深度，才能保证其结构设计满足抗震和抵御风荷载的相关要求。一般来说，箱形基础和筏形基础的高层建筑，其基础埋设深度一般不小于基础建筑有效的高度1/15，而箱形和筏形基础的埋设深度不应小于其建筑有效高度的1/18。（3）体型、结构型式复杂多样。为追求建筑造型的美观，公共建筑的体型呈现了多样性，建筑高度的增大致使常用的一些结构型式、如纯框架结构等难以满足要求，框剪、筒结构及复合结构等结构型式应用逐步增多，塔楼和裙楼高差越来越大，高低连体的建筑不断出现。（4）一般带有多层及满铺的地下室。城市用地逐渐紧张、汽车的普及等导致的建筑停车用地的需求压力增大，建筑高度加大所带来的基础埋深增加使建筑往地下空间发展，其结果就是地下室体量越做越大，层数越来越多，两层、三层甚至多层的地下室不断涌现，大量的建筑整个小区地下室连成一体，笔者做过的某文化中心项目勘察，其地下室的基坑周长达1400m。

 

     2高层建筑岩土工程的勘察重点

     本文以公共高层建筑为例，就高层建筑勘察过程中的一些应注意的重点作阐述如下：

 

     2.1勘探孔的布置

     （1）根据业主提供的拟建工程总平面图，按《岩土工程勘察规范》、《高层建筑岩土工程勘察规程》等规范、规程及相关文件要求进行勘探点的布置，初步确定勘探孔控制深度，除按常规要求的间距（如桩基为12～24m）进行勘探孔的布置外，还应重点关注以下几点：①首先应结合建筑总平对拟建场地的地形、地貌等进行踏勘，特别是对同一结构单体跨越不同地貌单元的部分作重点关注，适当加密勘探点的布置。②对设计单位提供的勘察技术要求进行分析，对拟建工程中高度高、高差变化大、轴力大的部位给予重点关注，适当加密勘探点的布置。③勘探孔应尽可能沿拟建物周边布设，对核心筒部位、有凹凸变化的部位等建议单独布孔，另，与一般建筑不同，当采用摩擦型桩、且宽度大于35m时，中心应布置钻孔。④对设置有外扩地下室的建筑，勘探孔的布置应与主楼一同考虑。⑤基坑评价专用钻孔除应按上述规范要求布置之外，尚应搜集周边建（构）筑物的勘察和施工资料，考虑坑外周边地层的变化，必要时可考虑适当布置一些钻孔加以控制，因为当基坑采用如锚杆等支护方式时，因锚杆长度较长，可能出现锚杆端部和头部地层不一样。笔者曾在进行某项目的基坑支护设计时遇到坑外道路因对软基进行地基处理（对软土砂桩处理）致使地层产生变化，使原设计的锚杆因成孔困难而不得不进行设计方案修改，试想想，如勘察时注意这方面的资料搜集及适当增布一定数量的钻孔则上述弯路将可避免。

 

     2.2勘探孔的孔深控制

     相较于一般建筑，除场地地质条件特别好（如场地为岩石地基或基岩埋深很浅）之外，高层建筑一般采用桩基础，且冲（钻）孔桩型被大量采用，因此，现就谈谈高层建筑采用桩基时的勘探孔孔深控：（1）应按《岩土工程勘察规范》、《高层建筑岩土工程勘察规程》等规范、规程及相关文件中对桩基勘察的要求控制钻探孔深度。（2）笔者认为，除按上述要求控制钻孔深度外，还应考虑以下因素：①同一建筑单体，最好按相同的桩型及持力层进行孔深控制，当确需采用不同桩型或持力层时，应按持力层埋深较深的桩型考虑。②对于外扩纯地下室，最好与主建筑采用相同的孔深控制标准。③对于轴力特别大或地下室设有梯井、水池等的部位，应考虑是否需要增加孔深。

 

     2.3原位测试

     高层建筑场地的现场测试部分除按常规的进行标贯、动探等之外，笔者认为，采用多样的现场测试手段对查明场地岩土层分布特点，提供设计计算指标及对拟建物桩型和持力层的选择提出建议等会有较大帮助，最常见的如按规范必须做现场波速试验、地脉动测试等，对超高层建筑，还要求进行专门的地震安全评估。此外，对于软土地区，采用静力触探和十字板剪切试验是较好的辅助手段，对于南方残积土地区，用物探的方法查孤石等也是不错的选择，抽水试验也是地下室基坑评价涌水量的必备试验之一。

 

     2.4室内试验

     因高层建筑轴力大、常设有地下室，因此，其对室内试验的要求更高，除常规试验之外，如固结试验，其要求所加的压力更大，也就是要求做高压固结试验（有的工程要求压力加至800～1600KPa），还要求考虑土的应力历史，提供先期固结压力（Pc）、压缩指数（Cc）、回弹再压缩指数（Cr）等等，剪切试验要求采用三轴试验，此外，还有无侧限抗压试验、动三轴试验等等。

 

     2.5岩土工程评价方面

     高层建筑的岩土工程评价除按《岩土工程勘察规范》、《高层建筑岩土工程勘察规程》等进行常规评价外，必要时尚应进行高低层建筑的差异沉降分析等。

     3结束语

     总之，高层建筑的岩土工程的勘察除与普通建筑勘察具有共性之外，因其自身的特点，其要求更高，测试的手段要求更多样，测试和评价的重点亦不尽相同，工作人员应结合工程实际情况，准确把握勘察工作重点，以高度的责任心全面考虑实际情况，尽善尽美，从而为高层建筑的设计、施工提供有力参考。

 

     参考文献：

     [1]岩土工程勘察规范[S].(GB50021-2001)(2009版).