高層建筑巖土工程勘察重點難點分析

宋強 張猛

德州市建筑規(guī)劃勘察設計研究院 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建設標準，對施工現(xiàn)場的地質、環(huán)境特點和巖土工程條件進行全面、詳細的勘察和測試。巖土工程勘察應針對規(guī)定分階段推進。巖土工程勘察可分為三個階段：可行性研究勘察(選址勘察)、初步勘察和詳細勘察，特別注意可行性研究勘察必須滿足場地規(guī)劃確定的標準；初步調查必須滿足初步設計或初步設計擴大的標準；詳細調查必須滿足施工設計的標準。巖土工程勘察主要是指工業(yè)和民用建筑項目的勘察。調查的對象主要有居民住房建筑、廠房建筑、學校和醫(yī)院建筑、市政設施建設工程、海岸帶的建設工程等。巖土工程勘察的內容主要包括工程地質勘察檢驗和測繪、巖土樣品的勘探和收集試驗、原位測試、室內和現(xiàn)場檢驗測試。最后，針對上述幾種或所有方法對場地的工程地質條件進行定性或定量分析，研究和評估，并準備不同階段所需的結果報告文件[1]。

2 高層建筑巖土工程勘察要點

2.1 勘察深度

第一，根據(jù)具體高層建筑的層數(shù)與建筑結構特征，按照相應的建筑標準確定；第二，在地質結構上，需要在建筑施工前對巖土工程的地質結構進行全面了解，對后續(xù)的計算沉降、預防傾斜工作并對其進行巖石特性進行綜合分析確定；第三，要合理設置勘察點間距與深度，一般對于福建沿海地區(qū)高層建筑而言，多采用深基礎方案，以樁基礎或樁筏基礎為主，勘察點間距以15-24米為宜，鉆孔深度應滿足對樁基礎樁進入持力層以下3-5倍樁徑且不小于5米或箱筏基礎下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，根據(jù)相關規(guī)范要求進行單樁單孔的勘察或施工超前鉆，這便于觀察到每一個樁孔地層情況，確保樁端及持力層下一定深度范圍內無溶洞、軟弱夾層等不良地質現(xiàn)象，用以指導后期施工工作[2]。

2.2 基礎承載力

高層建筑由于高度大、層數(shù)多，因而對于沉降變形及地基的承載力要求較高。所以在實際的巖土工程的勘察工作中，需選擇一至兩個適當巖土層作為基礎持力層，并查明軟弱地層分布及各地層厚度等，有針對性的布置取樣、原位測試、現(xiàn)場試驗等勘察工作，同時也需要對巖石的完整性、質量等級進行全面勘察評價，并結合室內巖土試驗結果，綜合確定持力層和各巖土層的承載力，預估沉降變形量，為設計提供較為全面的數(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，在具體的勘察實施中，除常規(guī)的物理力學參數(shù)、變形形變分析外，對軟土區(qū)大面積開挖，還會發(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、市政道路、道路下管線分布、相鄰場地在建基坑開挖等直接或間接的影響。

2.4 復雜地形勘察測量

高層建筑的建筑高，體積巨大，地基強度必須足夠強，一般情況大多數(shù)采用持力層深入微風化層的深地基。在正式調查勘測過程中，必須針對當?shù)氐牡鼗鶚藴蔬M行仔細的調查，然后對地基巖土進行對比核算。在對比分析中，必須小心，不能有任何錯誤，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。這種巖土將對以后的地基土造成很大的危害，必須通過科學有效的方法來小心處理和解決。調查地點的深度也令人擔憂。高層建筑的外部設計形象和內外結構都不是靜態(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堅硬的石層，那么在深度勘測時，就必須比正常情況下更深。如果地基所在處巖土較軟，則必須比正常測量淺，這主要取決于地基所在處巖土的特點。地下水位的勘察針對高層建筑也很重要。勘察測量地下水位必須跟所有觀測點同時逐個進行，并隨時注意周圍條件。測量地下水位的時候，勘探必須同時進行，必須在鉆井完成后24小時內完成。目前，常用的方法是傳感器水位測量，其方法意味著地下水抽水試驗通常用于測量地下水量。通常有三個泵送孔(一個泵送孔和兩個觀察孔用于比較)，泵送孔的深度比常規(guī)鉆孔的深度更深。觀察時間通常為1h，并與流量觀察同步。有關抽水試驗的詳情，請參閱抽水試驗綜合表。

2.5 巖土樣品的取樣、收集和試驗

巖土取樣是采用未擾動土還是擾動土，勘測人員必須針對高層建筑的性質做出決定。建筑物的天然地基和斜坡必須采用未擾動土。擾動土可用于路堤填筑、橋頭填筑和地基回填。巖土取樣必須重視土樣的質量。在鉆探、取巖土時，巖土的結構非常容易被破壞，用結構已經擾動了的土樣作試驗，必會得到不準確的結論，導致工程事故或浪費建設資金。不同的取樣工具適用于不同的巖土種類，取土時，必須針對巖土樣質量等級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，用鉆孔機取樣時，鉆孔直徑不應小于12厘米必須用特殊的薄壁取樣器來減少巖土擾動的影響。在試驗坑、平孔、豎井和天然地面中進行人工取樣時，所采集的樣品應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)量應滿足要求的試驗項目和試驗方法的要求。巖土樣品的收集和實驗是巖土工程勘察中的另一個突出困難。調查人員必須嚴格按照施工標準收集樣品，以提高調查數(shù)據(jù)的可靠性[3]。

2.6 衛(wèi)星技術

（1）北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)。隨著我國北斗衛(wèi)星導航系統(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，和人民財產安全得到進一步的保障。與此同時，衛(wèi)星導航系統(tǒng)也運用到了地質勘察中來。由三顆衛(wèi)星就可以在全球范圍內任意一點實現(xiàn)厘米甚至納米級定位。通過衛(wèi)星對地表巖土進行遠距離的監(jiān)測，省去了人為測量、描繪的時間。通過接收機對無線電信號進行分析處理，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)的認可。

（2）遙感技術。所謂遙感，字面上的理解為“遙遠的感應”。通過電磁波來對地質進行探測，跨越了空間的界限。遙感技術被廣泛的應用于巖土地質勘察中，人的肉眼往往是局限的，通過眼睛往往無法真實的認識事物的本質。電磁波以一種特殊的呈現(xiàn)形式，每一種類型的物質都有自身的磁場，電磁波就是通過這種磁場的反射與吸收來對不同種類的物質進行辨別。相比于人眼，它更加的敏銳。它打破了地形，復雜地貌對人類的約束，即使在人跡罕至的地方，自然可以通過衛(wèi)星技術對其進行細致入微的勘測。現(xiàn)在的勘測技術與現(xiàn)代科學的聯(lián)系越來越緊密。有了衛(wèi)星的輔助，只需要一個終端就可以對腳下的土地有一個全面的認識。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)的科學研究，都有了自主權，不再受到發(fā)達國家的制約。衛(wèi)星技術的成熟發(fā)展為我國地質勘探提供了巨大的便利，國家的安全也有了保障[4]。

3 結語

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，也有設備層面的問題，需要引起高度重視。并且，在勘察的實際環(huán)節(jié)中要嚴格按照國家的相關規(guī)章，采取好有效的措施。