关于高层建筑岩土工程勘察的探讨

1、关于高层建筑岩土工程勘察的探讨高层建筑岩土工程勘察标准高层建筑的岩土工程勘察工作量大、内容繁杂，具体要求表现为钻孔深度大、平面布置要合理；土工试验安排应保证参数符合实际要求；岩土工程评价要准确、详尽;岩土治理方案应科学、安全、实用、经济。.高层建筑岩土工程勘查的基本要求建筑由于自身的特点，在岩土工程勘察报告和专题报告中，应对以下问题进行分析评价，并提供相应的岩土物理力学性质指标和参数。地基承载力地基承载力的评价应以同时满足极限稳定和不超过容许沉降为原则。确定地基承载力应根据地区经验，采用载荷试验、理论公式计算和其它原位测试方法综合确定。在承载力不满足时（包括下卧层），应进行地基处理或选用桩基础

2、，并提出其设计参数。变形和倾斜查明地基土在纵横两个方向的不均匀性，以满足地基变形验算的要求。高层建筑天然地基均匀性可按以下标准进行评价：当持力层层面坡度大于10%时，可视为不均匀地基，此时可加深基础埋深，使超过持力层最低的层面深度。当加深不可能，则可采取垫层加以调整。基础持力层和第一下卧层在基础宽度方向上，地层厚度的差值小于0.05b（b为基础宽度）时，可视为均匀地基;当大于0.05b时，应计算横向倾斜是否满足要求，若不能满足要求，应采取结构或地基处理措施。.勘察工作量及工作内容安排钻孔深度问题勘察规范规定，当采用箱基或筏基时，控制性勘探孔深度应大于压缩层下限，一般性孔应能控制主要受力层；当采

3、用桩或墩基时，控制孔深度应达压缩层计算深度或在桩尖下取基础底面宽度的3倍5倍，一般性孔深度宜深入持力层3m5m。根据以上规定经过分析，勘探深度实际上由三方面因素决定(按需要进行变形计算考虑)：基础埋深；预计桩长和压缩层深度。对基础埋深设计人员大都可以提供，或者无特殊要求时可根据建筑物高度预估，可视为已知值；对预计桩长，当然只对采用桩基时而言，可根据荷载大小、区域地质资料，参照附近建筑经验，通过预估桩的类型、分布方式，初步选定桩长。如果按勘察规范有关条文预估控制孔深应达70m，而实际通过计算50m孔深就满足了要求。尤其当基础型式同时满足其它要求设置时比如为满足地下设施的防水等要求将基础连为整体，

4、压缩层深度更不能按基础宽度预估。应力控制法比较直观、可靠、实用。即自基底或桩端平面算起，算至附加压力等于土层自重压力的10%-15%,荷载较小、土层较硬、无相邻荷载影响时，可取较大值，荷载较大、土层较软、且有相邻荷载影响时，可取较小值。计算时应注意几个问题：应考虑地下水的影响，如地下水浮力对附加压力的消减，水位以下土层应采用有效重度计算土层的自重应力；计算桩端平面以下压缩土层厚度应与具体的布桩方式相结合；采用复合地基时应考虑加固以后土体对应力扩散的影响；宜按建筑平面中心位置处的应力确定。另外大量计算表明，对筏基或箱基而言压缩层厚度一般不会超过2倍的基础宽度。简言之，勘探点深度可大略表示如下：天

5、然地基：控制孔深(m)=基础埋深+地基压缩层厚度；一般孔深(m)=基础埋深+0.51.0倍的基础宽度(深入稳定分布的地层并应小于2/3压缩层厚度)。桩基础：控制孔深(m)=基础埋深+预计桩长+桩端平面下压缩层厚度；一般孔深(m)=基础埋深+预计桩长+5。另外，当场地或场地附近没有可信资料时，至少要有一个钻孔满足地震场地划分对覆盖层勘察的要求。钻孔间距问题岩土工程勘察规范(GB*-2001)规定高层建筑勘探点间距15m35m,其包含的意思：间距比一般建筑的要小，且比安全等级高的更要小。实际上钻孔间距应主要取决于场地的复杂程度，即场地是否存在暗沟、塘、浜等异常带，保证钻探所揭露地层能准确反映水平和

6、垂直方向土质情况及地下水存赋形态等等，而不是建筑物安全等级决定孔距。当然布孔位置也要考虑到拟建建筑物的条件，如在主体建筑角上、荷载和建筑体形变异较大处应有勘探点进行控制。另外对于不同地貌交界处也应加密勘探点。一般而言，应根据地貌条件，在地层结构简单的场地，对于有丰富建筑经验的地区，孔距可放大。因此，根据具体情况可适当放大孔距，比如在某一方向布较少孔时，孔距可能超过了35m，再增加一个孔就可满足孔距规定要求，而按地层分布情况又无必要时，大可不必墨守成规。国外有些报告显示很多情况下，钻孔间距可达50m以上。压缩试验试样加荷按分层总和法计算地基沉降量时，要用到各土层的压缩模量，这一模量值应是一单元土

7、层所受有效自重压力至有效自重压力与附加压力之和这一压力段的值。土工试验规程规定试验时，试样最后一级压力应比土层的计算压力大于100kPa200kPa。笔者认为这一压力的取值也应通过应力计算实现，如果计算压缩层深度时采用的是应力控制法，此时则可参照其计算过程使用。.岩土工程评价基坑支护及施工降水针对基坑开挖及支护，宜根据开挖深度及预估的场地岩土工程条件，在开挖边界外至开挖深度的1倍2倍范围内布置勘探点，土质条件好可取小值，反之可取大值。勘探点布置可兼顾考虑，且孔深不必大。针对施工降水，首先应掌握场区所在地段区域性水文地质背景资料，必要时应进行水文地质勘察。通过必要的测试手段提供相应的设计参数，诸

8、如：根据土层结构及岩土性质，提出土的有效应力强度参数或不排水抗剪强度参数；查明开挖范围和邻近场地地下水分布特征和渗流特征，提供相应的参数，并分析施工过程中水位变化对支撑系统和邻近建筑物与设施的影响，推荐计算模型、甚至支护方案及施工降水、隔水措施。地基的液化势及湿陷性评价采用桩基时液化势评价深度应加大，平原地区一般为20m；每一土层的液化势要评价，不论是否满足由基础埋深、水位埋深等控制的初判条件，为提供桩侧阻力做准备。大于15m深度的液化判别可采用剪切波速法、静探法、铁路抗震规范(GBJ111?87)提供的标贯判别法，甚至动三轴试验法。由于高层建筑基础埋深大、湿陷性评价有两方面应注意：1)n级湿

9、陷性黄土地基有可能总湿陷量微乎其微，因为z7cm时，As30cm均在II级之列，理论上大于零值即可。结论中应标明总湿陷量值，尤其小于5cm时应特别指出，以免给设计人员造成错觉；2)总湿陷量计算公式中的修正系数(3对于基础埋深很大时偏于保守，应注意，笔者另文对此进行了探讨，在此不再赘述。桩侧壁摩阻力相关规范规定，对液化土层极限侧阻力标准值宜折减；对自重湿陷性黄土场地上单桩承载力的确定，应考虑湿陷土层范围内桩侧的负摩擦力。以上二者应酌情提供，并应注意同时提供相应段土层的正常侧摩阻值液化、非湿陷状态时的值，以便为工程试桩提供必要数据。地基基础方案建议虽然目前最终的地基基础设计方案由结构工程师决定，但

10、是除了勘察报告中一些数值标识外，岩土工程师基于一些认识经验及感知，从岩土工程角度提出的建议还是有独到之处的，因此也是必要的；同时由于结构工程师有其设计习惯，加之，每种方案都有其施工难易、环境影响等诸多方面的优缺点，虽然最经济合理的只有一个，但还是多建议几个方案为宜。.加强高层建筑岩土勘察的对策加强勘察市场的监督和管理，尽早推行岩土工程监理体制。加强对勘察合同、勘察纲要的审查和管理。防止越级或盲目勘察。加强勘察现场工作的监督；建立确实可行的勘察现场旁站制度，防止打假孔及不规范的编录、取样及试验等现象发生。加强对勘察报告的审查，对勘察报告中的勘探孔数量、勘探质量、资料数据分析及结论建议逐一进行审查

11、，特别是对基础方案选择论证，场地稳定性评价及施工建议等内容进行重点把关，防止勘察报告中只重视描述，缺乏深入的评价分析的现象发生。因此，勘察单位自身必须健全和推行全面质量管理，同时还必须加强政府部门和社会监督机构对勘察市场的监督和管理，即尽早推行岩土工程监理体制，以确保勘察市场健康发展。加强岩土工程技术人员培训我国推行岩土工程体制进展缓慢，主要原因之一是缺乏岩土工程技术人才，而工程地质专业人员对岩土工程的理论、内容及方法等缺乏了解，习惯于工程勘察的原理及方法。因此，要全面推行岩土工程体制，当务之急是加强岩土工程技术人员及管理人员的培训，特别是岩土工程设计及施工：技术人员的培训，以适应岩土工程市场

12、发展的刍里一急需。重视地区性研究，尽早制订地方性勘察规程，有条件的地级市要尽快制定地方性勘察规定。岩土工程勘察规范是全国统一的勘察准则，是根据我国各地区的特点，总结几十年来勘察经验成果制订而成的法规，具有普遍性指导意义。但由于我国幅员辽阔，地质环境条件十分复杂，同一名称的地基土，由于成因环境不同，其物理力学性质，特别是力学性质都有很大差异。就地基土的承载力而言，有的地区高一些，有的地区会低一些，而规范是从工程建筑的安全角度来考虑，所建议的指标，对大多数地区是可行的。但对有的地区，可能偏于保守。因此，必须加强地区性研究，尽早制定出地方性规程。重视工程与环境的共同作用。工程建设对环境的影响，待别是

13、工程施工及运营时对环境可能产生的不良岩土问题，必须作弃分论证和预测，并提出相应的治理措施。要大力采用新技术、新设备及新方法，以保证岩土工程的质量和进度，使之能在激烈的市场竞争中取胜。加强计算机技术在岩土工程中的应用研究。当前，岩土工程正朝规范化、标准化方向发展。岩土工程问题日趋复杂，传统的岩土工程方法，已难以适应发展的需要，因此，利用计算机技术对岩土工程的各项工作进行科学、系统的管理，以提高工作的效率；利用计算机对岩土工程资料进行分析处理，如制作岩土工程图件，进行指标统计分析等等；更重要的是利用现代计算机技术分析、模拟复杂的岩土问题的发生、演化过程，以便制定出正确的处理方案；利用计算机进行岩土

14、工程设计、岩土工程施工模拟以及岩土工程治理效果模拟。这样不但可以对岩土问题作预测预报以及防治，而且还可以节省大量人力和物力。加强与建筑设计单位及施工单位的合作，力求做到勘察、设计及施工一体化。加强技术上和体制上的立法工作，使岩土工程逐步规范化、系统化。尽早推行岩土工程监理体制。长期以来，我国对岩土工程的监督管理，一直由政府部门承担，几十年的经验证明，这种管理体制存在许多弊端，很难适应社会主义市场经济发展的要求。为此，必须建立专业化、社会化的岩土工程监理机构，由其协助政府监督管理岩土工程市场，使岩土工程市场进一步规范化。.岩土工程勘察应重视的问题地震效应GB*-2001建筑抗震设计规范4.1.3

15、.2对场地做剪切波速试验有明确规定:对单幢建筑，测量土层剪切波速的钻孔数量不宜少于2个;对小区中处于同一地质单元的密集高层建筑群，测量土层剪切波速的钻孔数量可适量减少，但每幢高层建筑下不得少于1个。地基处理后其剪切波速值也发生了变化，场地地基土类型及场地类别也有可能因此发生变化，这在岩土工程评价及地基设计时有时没有得到足够的重视，而且对重要的建筑必须进行波速测试，确定场地覆盖层厚度的钻孔应达到覆盖层一定深度，其直接影响场地类别判定及建筑工程的抗震造价。这种情况的存在是由于勘察技术人员没有理解规范，对地震效应的认识不足。6.2地下水地下水作为建筑工程的环境，直接影响了岩土的形状和行为，也影响建筑物的稳定性和耐久性。在设计中既要考虑地下水对岩土及建筑物的各种作用，及可能产生的各种结果;施工中又要估计地下水对施工带来的各种问题和事先应采取的防治措施。因此，在工程勘察中，提供地下水完整的、准确的、可靠的技术数据是不可忽视的大问题。根据岩土工程勘察规范GB*-2001规定，稳定水位的时间间隔按地层的渗透性确定，对砂土和碎石土不得少于0.5h，对粉土和粘性土不得少0.