高層建筑巖土工程地基基礎(chǔ)勘察基本技術(shù)

楊 坤

(黑龍江勃利縣建筑設(shè)計(jì)室，黑龍江 勃利 154500)

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高層建筑巖土工程地基基礎(chǔ)勘察基本技術(shù)

楊 坤

(黑龍江勃利縣建筑設(shè)計(jì)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(diǎn)，分析了高層建筑巖土工程勘察的基本技術(shù)要求，提出并研究了高層建筑巖土工程地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)分析、評(píng)價(jià)與預(yù)測等技術(shù)問題。

高層建筑；巖土工程勘察；地基基礎(chǔ)；勘察技術(shù)

1 高層建筑巖土工程勘察的特點(diǎn)

第一，要求更詳細(xì)、更準(zhǔn)確地了解與掌握地層結(jié)構(gòu)，掌握其空間變化規(guī)律，這不僅是地基變形計(jì)算、預(yù)估整體傾斜的需要，也是基礎(chǔ)類型選擇與設(shè)計(jì)、深基坑開挖設(shè)計(jì)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(dá)到此目的，勘探線、點(diǎn)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(jié)構(gòu)在空間上的變化，分析變形的可能性?？椎纳疃纫矐?yīng)達(dá)到預(yù)計(jì)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(jié)構(gòu)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(jù)。第二，勘察工作中對(duì)水文地質(zhì)資料要求更詳細(xì):詳細(xì)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(lián)系，通過測試工作提供各層水文地質(zhì)參數(shù)。第三，選用好各種原位測試手段，充分發(fā)揮原位測試的長處。第四，正確選定室內(nèi)試驗(yàn)項(xiàng)目和方法，盡可能結(jié)合地基條件和不同部位的應(yīng)力狀態(tài)選擇試驗(yàn)方法。

2 高層建筑巖土工程勘察基本技術(shù)要求

A.在詳細(xì)勘察階段應(yīng)根據(jù)高層建筑特點(diǎn)考慮傾斜的問題，勘探點(diǎn)的布置應(yīng)滿足能掌握縱、橫方向地層結(jié)構(gòu)和均勻性評(píng)價(jià)要求。

B.勘探孔應(yīng)按建筑物周邊布置，角點(diǎn)和中心點(diǎn)應(yīng)有勘探孔，應(yīng)保證每幢高層建筑物均有必要數(shù)量的控制孔供巖土工程分析之用，特殊體型應(yīng)按體型變化控制。當(dāng)采用樁(墩)基礎(chǔ)時(shí)，勘探點(diǎn)深度應(yīng)滿足樁(墩)基基礎(chǔ)評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)要求。

C.勘探點(diǎn)深度:控制性勘探孔深度應(yīng)超過地基變形的計(jì)算深度，控制性勘探孔深度對(duì)于箱形基礎(chǔ)或筏形基礎(chǔ)，在不具備變形深度計(jì)算條件時(shí)，可按專項(xiàng)或參考計(jì)算方法計(jì)算。

D.對(duì)可能采用箱基、樁基或樁筏基礎(chǔ)方案必須著重查明:a.深基坑開挖后邊坡穩(wěn)定性及其對(duì)相鄰建(構(gòu))筑物的影響，提出驗(yàn)算和設(shè)計(jì)所需巖土工程參數(shù)及支護(hù)方案。b.如基礎(chǔ)埋置深度低于地下水位時(shí)，應(yīng)就施工降水及對(duì)鄰近建(構(gòu))筑物的保護(hù)進(jìn)行滲透試驗(yàn)等水文地質(zhì)試驗(yàn)，提供降水設(shè)計(jì)所需的計(jì)算參數(shù)及建議。

E.室內(nèi)試驗(yàn)。為高層建筑地基計(jì)算和評(píng)價(jià)所進(jìn)行的土工室內(nèi)試驗(yàn)，有其特殊要求:a.計(jì)算地基沉降的固結(jié)試驗(yàn)，其壓力的確定應(yīng)按每個(gè)試樣所代表的土層承受的垂直有效應(yīng)力。首先，壓縮模量是進(jìn)行地基沉降計(jì)算的最重要指標(biāo)，用常規(guī)固結(jié)壓縮試驗(yàn)求得的壓縮模量和用一維固結(jié)理論進(jìn)行地基沉降計(jì)算，是目前廣泛采用的方法。但壓縮模量(壓縮系數(shù))是隨壓力段的取值而變化的，為正確獲得計(jì)算成果，當(dāng)采用壓縮模量進(jìn)行沉降計(jì)算時(shí)，壓縮系數(shù)與壓縮模量的計(jì)算應(yīng)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(shí)踐證明，用它計(jì)算再壓縮沉降較符合實(shí)際(具體試驗(yàn)方法參見《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》)。b.地基土內(nèi)有高壓縮性土層且需預(yù)測建筑物的沉降歷時(shí)關(guān)系時(shí)，應(yīng)在沉降計(jì)算深度內(nèi)選取適量土樣，分別按預(yù)期應(yīng)力狀態(tài)求其固結(jié)系數(shù)Cv。c.如需考慮風(fēng)、地震荷載引起的瞬時(shí)沉降，應(yīng)作專門的試驗(yàn)設(shè)計(jì)。d.為了計(jì)算地基承載力應(yīng)進(jìn)行剪切試驗(yàn)。由于三軸剪切(壓縮)試驗(yàn)土樣的受力條件比較清楚，在試驗(yàn)時(shí)，要按地基中不同部位土樣的初始應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)力(荷載)施加方式和速率、排水條件選擇試驗(yàn)方法。荷載施加速率較低，可用三軸固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)；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(jié)不排水剪切試驗(yàn)；進(jìn)行深基坑邊坡穩(wěn)定性試驗(yàn)時(shí)，也可進(jìn)行三軸不固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)。e.采取不擾動(dòng)土試樣和原位測試勘探點(diǎn)的數(shù)量不宜少于全部勘探點(diǎn)總數(shù)的2/3，勘察等級(jí)為甲級(jí)的單幢高層建筑不宜少于4個(gè)。如需計(jì)算傾斜，四個(gè)角點(diǎn)均應(yīng)取有土樣。f.應(yīng)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探、旁壓(橫壓)試驗(yàn)已成w為巖土工程三大基本原位測試方法。

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，目前國內(nèi)外廣泛使用，已被公認(rèn)的用途有:鑒別砂土的相對(duì)密度、黏性土的狀態(tài)、確定砂土及黏性土的承載能力、計(jì)算單樁承載力，選擇適宜的樁端持力層以及評(píng)價(jià)飽和砂土的地震液化勢等。由于標(biāo)貫用途多、作用大，因此，保證試驗(yàn)工作質(zhì)量，提供可靠錘擊數(shù)則極為重要。實(shí)踐證實(shí)，合理的鉆探工藝是泥漿護(hù)壁和回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)相結(jié)合。用沖擊法鉆進(jìn)，孔底試驗(yàn)砂層難免不受擾動(dòng)，它的松動(dòng)或上涌(翻砂)往往難免，從而使錘擊數(shù)降低；沖擊管護(hù)壁跟進(jìn)，孔底待試驗(yàn)砂層則受振密化，錘擊數(shù)偏大。在標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)中值得研究的問題是錘擊數(shù)修正。在我國，諸如飽和砂土液化勢評(píng)價(jià)一樣，巖土工程勘察的標(biāo)準(zhǔn)貫人試驗(yàn)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(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范及一些行業(yè)規(guī)范，用于確定承載力時(shí)卻要作桿長修正。其辦法是引進(jìn)一個(gè)考慮覆蓋壓力的野外實(shí)測值的改正數(shù)，把不同深度的實(shí)測值一律改正到相當(dāng)于有效覆蓋壓力為l00kPa時(shí)的值。

靜力觸探的最大優(yōu)點(diǎn)是能取得完全連續(xù)的數(shù)據(jù)，指標(biāo)準(zhǔn)確，其用途有:提供測試孔的力學(xué)剖面、確定承載力、計(jì)算單樁承載力、選擇適宜樁端持力層以及估計(jì)諸如土層不排水剪強(qiáng)度、壓縮模量等力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。近年來開始用于飽和砂土液化勢評(píng)價(jià)，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(gè)相對(duì)的弱點(diǎn)是在砂礫層中貫入能力受限制，如注意與標(biāo)貫試驗(yàn)配合使用，相輔相成會(huì)獲得好效果。

旁壓(橫壓)試驗(yàn)，可以獲得多種數(shù)據(jù)，但基本為兩組:一組是初始?jí)毫?，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(shù)據(jù)對(duì)高層建筑巖土工程評(píng)價(jià)日顯重要，因此，國外對(duì)地基深部常以旁壓試驗(yàn)(自鉆式)的強(qiáng)度和變形性質(zhì)參數(shù)取代土樣室內(nèi)試驗(yàn)值。由于旁壓儀側(cè)腔工作壓力可達(dá)20MPa，工作深度較大，可對(duì)深部硬土甚至軟巖進(jìn)行強(qiáng)度和變形性質(zhì)測定，從而可彌補(bǔ)上述兩種原位測試及室內(nèi)試驗(yàn)的不足。

3 高層建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)分析、評(píng)價(jià)與預(yù)測

依據(jù)高層建筑的特點(diǎn)與要求，對(duì)其地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)針對(duì)下列問題進(jìn)行分析評(píng)價(jià)和預(yù)測:

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

B.應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定，分析、評(píng)價(jià)與預(yù)測地基土動(dòng)力特征及可能產(chǎn)生的地震效應(yīng)。

C.地基對(duì)風(fēng)荷載、地震作用的反應(yīng)。

D.依據(jù)地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)協(xié)同作用原理，選擇適宜的地基計(jì)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