高层建筑岩土工程地基基础勘察基本技术

杨 坤

(黑龙江勃利县建筑设计室，黑龙江 勃利 154500)



高层建筑岩土工程地基基础勘察基本技术

杨 坤

(黑龙江勃利县建筑设计室，黑龙江 勃利 154500)

本文主要阐明了高层建筑岩土工程勘察特点，分析了高层建筑岩土工程勘察的基本技术要求，提出并研究了高层建筑岩土工程地基基础设计分析、评价与预测等技术问题。

高层建筑；岩土工程勘察；地基基础；勘察技术

1 高层建筑岩土工程勘察的特点

第一，要求更详细、更准确地了解与掌握地层结构，掌握其空间变化规律，这不仅是地基变形计算、预估整体倾斜的需要，也是基础类型选择与设计、深基坑开挖设计的需要。因此勘察工作既要满足平面控制上的要求，也要满足深部控制的要求。为达到此目的，勘探线、点间距较一般建筑物小，勘探孔深度较一般建筑物大，以满足掌握地层结构在空间上的变化，分析变形的可能性。孔的深度也应达到预计压缩层以下，为选择适宜的桩基持力层而需掌握足够的地层结构资料，它是考虑孔深的主要因素，但压缩层深度不是决定孔深的唯一依据。第二，勘察工作中对水文地质资料要求更详细:详细划分透水层、确定各层的位置、厚度、颗粒成分、水位及不同透水层间的水力联系，通过测试工作提供各层水文地质参数。第三，选用好各种原位测试手段，充分发挥原位测试的长处。第四，正确选定室内试验项目和方法，尽可能结合地基条件和不同部位的应力状态选择试验方法。

2 高层建筑岩土工程勘察基本技术要求

A.在详细勘察阶段应根据高层建筑特点考虑倾斜的问题，勘探点的布置应满足能掌握纵、横方向地层结构和均匀性评价要求。

B.勘探孔应按建筑物周边布置，角点和中心点应有勘探孔，应保证每幢高层建筑物均有必要数量的控制孔供岩土工程分析之用，特殊体型应按体型变化控制。当采用桩(墩)基础时，勘探点深度应满足桩(墩)基基础评价和设计要求。

C.勘探点深度:控制性勘探孔深度应超过地基变形的计算深度，控制性勘探孔深度对于箱形基础或筏形基础，在不具备变形深度计算条件时，可按专项或参考计算方法计算。

D.对可能采用箱基、桩基或桩筏基础方案必须着重查明:a.深基坑开挖后边坡稳定性及其对相邻建(构)筑物的影响，提出验算和设计所需岩土工程参数及支护方案。b.如基础埋置深度低于地下水位时，应就施工降水及对邻近建(构)筑物的保护进行渗透试验等水文地质试验，提供降水设计所需的计算参数及建议。

E.室内试验。为高层建筑地基计算和评价所进行的土工室内试验，有其特殊要求:a.计算地基沉降的固结试验，其压力的确定应按每个试样所代表的土层承受的垂直有效应力。首先，压缩模量是进行地基沉降计算的最重要指标，用常规固结压缩试验求得的压缩模量和用一维固结理论进行地基沉降计算，是目前广泛采用的方法。但压缩模量(压缩系数)是随压力段的取值而变化的，为正确获得计算成果，当采用压缩模量进行沉降计算时，压缩系数与压缩模量的计算应取自有效土自重压力至土自重压力与附加压力之和的压力段。实践证明，用它计算再压缩沉降较符合实际(具体试验方法参见《土工试验方法标准》)。b.地基土内有高压缩性土层且需预测建筑物的沉降历时关系时，应在沉降计算深度内选取适量土样，分别按预期应力状态求其固结系数Cv。c.如需考虑风、地震荷载引起的瞬时沉降，应作专门的试验设计。d.为了计算地基承载力应进行剪切试验。由于三轴剪切(压缩)试验土样的受力条件比较清楚，在试验时，要按地基中不同部位土样的初始应力状态、应力(荷载)施加方式和速率、排水条件选择试验方法。荷载施加速率较低，可用三轴固结不排水剪切试验；地基土为饱和软黏土或荷载施加速率较高，宜采用三轴不固结不排水剪切试验；进行深基坑边坡稳定性试验时，也可进行三轴不固结不排水剪切试验。e.采取不扰动土试样和原位测试勘探点的数量不宜少于全部勘探点总数的2/3，勘察等级为甲级的单幢高层建筑不宜少于4个。如需计算倾斜，四个角点均应取有土样。f.应充分考虑地基土的变异性，综合使用多种原位测试方法。

从工程实践经验来看，标准贯入试验、静力触探、旁压(横压)试验已成w为岩土工程三大基本原位测试方法。

标准贯入试验，目前国内外广泛使用，已被公认的用途有:鉴别砂土的相对密度、黏性土的状态、确定砂土及黏性土的承载能力、计算单桩承载力，选择适宜的桩端持力层以及评价饱和砂土的地震液化势等。由于标贯用途多、作用大，因此，保证试验工作质量，提供可靠锤击数则极为重要。实践证实，合理的钻探工艺是泥浆护壁和回转钻进相结合。用冲击法钻进，孔底试验砂层难免不受扰动，它的松动或上涌(翻砂)往往难免，从而使锤击数降低；冲击管护壁跟进，孔底待试验砂层则受振密化，锤击数偏大。在标准贯入试验中值得研究的问题是锤击数修正。在我国，诸如饱和砂土液化势评价一样，岩土工程勘察的标准贯人试验既不受15m深度的控制，也不作杆长修正，但很多地方建筑地基基础设计规范及一些行业规范，用于确定承载力时却要作杆长修正。其办法是引进一个考虑覆盖压力的野外实测值的改正数，把不同深度的实测值一律改正到相当于有效覆盖压力为l00kPa时的值。

静力触探的最大优点是能取得完全连续的数据，指标准确，其用途有:提供测试孔的力学剖面、确定承载力、计算单桩承载力、选择适宜桩端持力层以及估计诸如土层不排水剪强度、压缩模量等力学性质指标。近年来开始用于饱和砂土液化势评价，逐步推广量测土中孔隙水压力的测压静力触探。静力触探一个相对的弱点是在砂砾层中贯入能力受限制，如注意与标贯试验配合使用，相辅相成会获得好效果。

旁压(横压)试验，可以获得多种数据，但基本为两组:一组是初始压力，临塑(或流塑)压力和极限压力，另一组是旁压变形模量。上述两组数据对高层建筑岩土工程评价日显重要，因此，国外对地基深部常以旁压试验(自钻式)的强度和变形性质参数取代土样室内试验值。由于旁压仪侧腔工作压力可达20MPa，工作深度较大，可对深部硬土甚至软岩进行强度和变形性质测定，从而可弥补上述两种原位测试及室内试验的不足。

3 高层建筑地基基础设计分析、评价与预测

依据高层建筑的特点与要求，对其地基基础设计应针对下列问题进行分析评价和预测:

A.由于沉降量、沉降速率的差异而可能出现的高层与低层，新建与原有建筑物之间的互相影响。

B.应按国家标准《建筑抗震设计规范》的规定，分析、评价与预测地基土动力特征及可能产生的地震效应。

C.地基对风荷载、地震作用的反应。

D.依据地基基础与上部结构协同作用原理，选择适宜的地基计算模型。

[1] 工程地质手册编写委员会.工程地质手册[k].北京:中国建筑工业出版社，2007.

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[4] 高大钊.土力学与岩土工程师[M].北京:人民交通出版社，2008.

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[6] 张忠苗.工程地质[M].重庆:重庆大学出版社，2011.

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

杨坤(1982-)，男，工程师。

TU195

B

1674-8646(2017)02-0102-02