高層建筑巖土工程地基基礎勘察基本技術

楊 坤

(黑龍江勃利縣建筑設計室，黑龍江 勃利 154500)

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高層建筑巖土工程地基基礎勘察基本技術

楊 坤

(黑龍江勃利縣建筑設計室，黑龍江 勃利 154500)

本文主要闡明了高層建筑巖土工程勘察特點，分析了高層建筑巖土工程勘察的基本技術要求，提出并研究了高層建筑巖土工程地基基礎設計分析、評價與預測等技術問題。

高層建筑；巖土工程勘察；地基基礎；勘察技術

1 高層建筑巖土工程勘察的特點

第一，要求更詳細、更準確地了解與掌握地層結構，掌握其空間變化規律，這不僅是地基變形計算、預估整體傾斜的需要，也是基礎類型選擇與設計、深基坑開挖設計的需要。因此勘察工作既要滿足平面控制上的要求，也要滿足深部控制的要求。為達到此目的，勘探線、點間距較一般建筑物小，勘探孔深度較一般建筑物大，以滿足掌握地層結構在空間上的變化，分析變形的可能性。孔的深度也應達到預計壓縮層以下，為選擇適宜的樁基持力層而需掌握足夠的地層結構資料，它是考慮孔深的主要因素，但壓縮層深度不是決定孔深的唯一依據。第二，勘察工作中對水文地質資料要求更詳細:詳細劃分透水層、確定各層的位置、厚度、顆粒成分、水位及不同透水層間的水力聯系，通過測試工作提供各層水文地質參數。第三，選用好各種原位測試手段，充分發揮原位測試的長處。第四，正確選定室內試驗項目和方法，盡可能結合地基條件和不同部位的應力狀態選擇試驗方法。

2 高層建筑巖土工程勘察基本技術要求

A.在詳細勘察階段應根據高層建筑特點考慮傾斜的問題，勘探點的布置應滿足能掌握縱、橫方向地層結構和均勻性評價要求。

B.勘探孔應按建筑物周邊布置，角點和中心點應有勘探孔，應保證每幢高層建筑物均有必要數量的控制孔供巖土工程分析之用，特殊體型應按體型變化控制。當采用樁(墩)基礎時，勘探點深度應滿足樁(墩)基基礎評價和設計要求。

C.勘探點深度:控制性勘探孔深度應超過地基變形的計算深度，控制性勘探孔深度對于箱形基礎或筏形基礎，在不具備變形深度計算條件時，可按專項或參考計算方法計算。

D.對可能采用箱基、樁基或樁筏基礎方案必須著重查明:a.深基坑開挖后邊坡穩定性及其對相鄰建(構)筑物的影響，提出驗算和設計所需巖土工程參數及支護方案。b.如基礎埋置深度低于地下水位時，應就施工降水及對鄰近建(構)筑物的保護進行滲透試驗等水文地質試驗，提供降水設計所需的計算參數及建議。

E.室內試驗。為高層建筑地基計算和評價所進行的土工室內試驗，有其特殊要求:a.計算地基沉降的固結試驗，其壓力的確定應按每個試樣所代表的土層承受的垂直有效應力。首先，壓縮模量是進行地基沉降計算的最重要指標，用常規固結壓縮試驗求得的壓縮模量和用一維固結理論進行地基沉降計算，是目前廣泛采用的方法。但壓縮模量(壓縮系數)是隨壓力段的取值而變化的，為正確獲得計算成果，當采用壓縮模量進行沉降計算時，壓縮系數與壓縮模量的計算應取自有效土自重壓力至土自重壓力與附加壓力之和的壓力段。實踐證明，用它計算再壓縮沉降較符合實際(具體試驗方法參見《土工試驗方法標準》)。b.地基土內有高壓縮性土層且需預測建筑物的沉降歷時關系時，應在沉降計算深度內選取適量土樣，分別按預期應力狀態求其固結系數Cv。c.如需考慮風、地震荷載引起的瞬時沉降，應作專門的試驗設計。d.為了計算地基承載力應進行剪切試驗。由于三軸剪切(壓縮)試驗土樣的受力條件比較清楚，在試驗時，要按地基中不同部位土樣的初始應力狀態、應力(荷載)施加方式和速率、排水條件選擇試驗方法。荷載施加速率較低，可用三軸固結不排水剪切試驗；地基土為飽和軟黏土或荷載施加速率較高，宜采用三軸不固結不排水剪切試驗；進行深基坑邊坡穩定性試驗時，也可進行三軸不固結不排水剪切試驗。e.采取不擾動土試樣和原位測試勘探點的數量不宜少于全部勘探點總數的2/3，勘察等級為甲級的單幢高層建筑不宜少于4個。如需計算傾斜，四個角點均應取有土樣。f.應充分考慮地基土的變異性，綜合使用多種原位測試方法。

從工程實踐經驗來看，標準貫入試驗、靜力觸探、旁壓(橫壓)試驗已成w為巖土工程三大基本原位測試方法。

標準貫入試驗，目前國內外廣泛使用，已被公認的用途有:鑒別砂土的相對密度、黏性土的狀態、確定砂土及黏性土的承載能力、計算單樁承載力，選擇適宜的樁端持力層以及評價飽和砂土的地震液化勢等。由于標貫用途多、作用大，因此，保證試驗工作質量，提供可靠錘擊數則極為重要。實踐證實，合理的鉆探工藝是泥漿護壁和回轉鉆進相結合。用沖擊法鉆進，孔底試驗砂層難免不受擾動，它的松動或上涌(翻砂)往往難免，從而使錘擊數降低；沖擊管護壁跟進，孔底待試驗砂層則受振密化，錘擊數偏大。在標準貫入試驗中值得研究的問題是錘擊數修正。在我國，諸如飽和砂土液化勢評價一樣，巖土工程勘察的標準貫人試驗既不受15m深度的控制，也不作桿長修正，但很多地方建筑地基基礎設計規范及一些行業規范，用于確定承載力時卻要作桿長修正。其辦法是引進一個考慮覆蓋壓力的野外實測值的改正數，把不同深度的實測值一律改正到相當于有效覆蓋壓力為l00kPa時的值。

靜力觸探的最大優點是能取得完全連續的數據，指標準確，其用途有:提供測試孔的力學剖面、確定承載力、計算單樁承載力、選擇適宜樁端持力層以及估計諸如土層不排水剪強度、壓縮模量等力學性質指標。近年來開始用于飽和砂土液化勢評價，逐步推廣量測土中孔隙水壓力的測壓靜力觸探。靜力觸探一個相對的弱點是在砂礫層中貫入能力受限制，如注意與標貫試驗配合使用，相輔相成會獲得好效果。

旁壓(橫壓)試驗，可以獲得多種數據，但基本為兩組:一組是初始壓力，臨塑(或流塑)壓力和極限壓力，另一組是旁壓變形模量。上述兩組數據對高層建筑巖土工程評價日顯重要，因此，國外對地基深部常以旁壓試驗(自鉆式)的強度和變形性質參數取代土樣室內試驗值。由于旁壓儀側腔工作壓力可達20MPa，工作深度較大，可對深部硬土甚至軟巖進行強度和變形性質測定，從而可彌補上述兩種原位測試及室內試驗的不足。

3 高層建筑地基基礎設計分析、評價與預測

依據高層建筑的特點與要求，對其地基基礎設計應針對下列問題進行分析評價和預測:

A.由于沉降量、沉降速率的差異而可能出現的高層與低層，新建與原有建筑物之間的互相影響。

B.應按國家標準《建筑抗震設計規范》的規定，分析、評價與預測地基土動力特征及可能產生的地震效應。

C.地基對風荷載、地震作用的反應。

D.依據地基基礎與上部結構協同作用原理，選擇適宜的地基計算模型。

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Basic technology of foundation survey for geotechnical engineering of high-rise buildings

YANG Kun

(Boli County Architectural Design Office of Heilongjiang Province, Boli 154500, China)

This paper mainly expounds the characteristics of geotechnical engineering survey of high-rise buildings, analyzes its basic technical requirements, and puts forward design analysis, evaluation and prediction of geotechnical foundation of high-rise buildings.

High-rise building; Geotechnical engineering survey; Foundation; Survey technology

2016-10-20

楊坤(1982-)，男，工程師。

TU195

B

1674-8646(2017)02-0102-02