高层建筑岩土工程勘察重点难点分析

宋强 张猛

德州市建筑规划勘察设计研究院 山东德州 253000

1 岩土工程施工勘察简述

岩土工程勘察是指针对建设标准，对施工现场的地质、环境特点和岩土工程条件进行全面、详细的勘察和测试。岩土工程勘察应针对规定分阶段推进。岩土工程勘察可分为三个阶段：可行性研究勘察(选址勘察)、初步勘察和详细勘察，特别注意可行性研究勘察必须满足场地规划确定的标准；初步调查必须满足初步设计或初步设计扩大的标准；详细调查必须满足施工设计的标准。岩土工程勘察主要是指工业和民用建筑项目的勘察。调查的对象主要有居民住房建筑、厂房建筑、学校和医院建筑、市政设施建设工程、海岸带的建设工程等。岩土工程勘察的内容主要包括工程地质勘察检验和测绘、岩土样品的勘探和收集试验、原位测试、室内和现场检验测试。最后，针对上述几种或所有方法对场地的工程地质条件进行定性或定量分析，研究和评估，并准备不同阶段所需的结果报告文件[1]。

2 高层建筑岩土工程勘察要点

2.1 勘察深度

第一，根据具体高层建筑的层数与建筑结构特征，按照相应的建筑标准确定；第二，在地质结构上，需要在建筑施工前对岩土工程的地质结构进行全面了解，对后续的计算沉降、预防倾斜工作并对其进行岩石特性进行综合分析确定；第三，要合理设置勘察点间距与深度，一般对于福建沿海地区高层建筑而言，多采用深基础方案，以桩基础或桩筏基础为主，勘察点间距以15-24米为宜，钻孔深度应满足对桩基础桩进入持力层以下3-5倍桩径且不小于5米或箱筏基础下3-5米的深度要求；第四，注意在特殊地层或特殊建筑勘察时，根据相关规范要求进行单桩单孔的勘察或施工超前钻，这便于观察到每一个桩孔地层情况，确保桩端及持力层下一定深度范围内无溶洞、软弱夹层等不良地质现象，用以指导后期施工工作[2]。

2.2 基础承载力

高层建筑由于高度大、层数多，因而对于沉降变形及地基的承载力要求较高。所以在实际的岩土工程的勘察工作中，需选择一至两个适当岩土层作为基础持力层，并查明软弱地层分布及各地层厚度等，有针对性的布置取样、原位测试、现场试验等勘察工作，同时也需要对岩石的完整性、质量等级进行全面勘察评价，并结合室内岩土试验结果，综合确定持力层和各岩土层的承载力，预估沉降变形量，为设计提供较为全面的数据支撑。

2.3 基坑开挖

随着土地资源的日趋紧张，超高层建筑也增长迅速。对于高层建筑而言，尤其是福建沿海地区的地下空间开发利用处于领先地位。地下空间开发利用需要挖较大深度的基坑，在具体的勘察实施中，除常规的物理力学参数、变形形变分析外，对软土区大面积开挖，还会发生坑底隆起破坏、坑外土体的过量变形等现象。并且高层建筑及超高层建筑多建筑于繁华城市地段，基坑开挖还受到周边已建建筑基础、市政道路、道路下管线分布、相邻场地在建基坑开挖等直接或间接的影响。

2.4 复杂地形勘察测量

高层建筑的建筑高，体积巨大，地基强度必须足够强，一般情况大多数采用持力层深入微风化层的深地基。在正式调查勘测过程中，必须针对当地的地基标准进行仔细的调查，然后对地基岩土进行对比核算。在对比分析中，必须小心，不能有任何错误，以免给以后的施工带来很多问题。如果发现红黏土、膨胀土、冻土和其他特殊岩土，必须特别注意。这种岩土将对以后的地基土造成很大的危害，必须通过科学有效的方法来小心处理和解决。调查地点的深度也令人担忧。高层建筑的外部设计形象和内外结构都不是静态的，这给后来的混凝土建筑施工带来了极大的麻烦。例如，如果地基所在处是相对坚硬的石层，那么在深度勘测时，就必须比正常情况下更深。如果地基所在处岩土较软，则必须比正常测量浅，这主要取决于地基所在处岩土的特点。地下水位的勘察针对高层建筑也很重要。勘察测量地下水位必须跟所有观测点同时逐个进行，并随时注意周围条件。测量地下水位的时候，勘探必须同时进行，必须在钻井完成后24小时内完成。目前，常用的方法是传感器水位测量，其方法意味着地下水抽水试验通常用于测量地下水量。通常有三个泵送孔(一个泵送孔和两个观察孔用于比较)，泵送孔的深度比常规钻孔的深度更深。观察时间通常为1h，并与流量观察同步。有关抽水试验的详情，请参阅抽水试验综合表。

2.5 岩土样品的取样、收集和试验

岩土取样是采用未扰动土还是扰动土，勘测人员必须针对高层建筑的性质做出决定。建筑物的天然地基和斜坡必须采用未扰动土。扰动土可用于路堤填筑、桥头填筑和地基回填。岩土取样必须重视土样的质量。在钻探、取岩土时，岩土的结构非常容易被破坏，用结构已经扰动了的土样作试验，必会得到不准确的结论，导致工程事故或浪费建设资金。不同的取样工具适用于不同的岩土种类，取土时，必须针对岩土样质量等级和种类取得合格的岩土样，选择合适的取样工具和取样方法。比如，用钻孔机取样时，钻孔直径不应小于12厘米必须用特殊的薄壁取样器来减少岩土扰动的影响。在试验坑、平孔、竖井和天然地面中进行人工取样时，所采集的样品应人工修整成土壤样品管大小的土壤柱，然后装入土壤样品管。采集的土样数量应满足要求的试验项目和试验方法的要求。岩土样品的收集和实验是岩土工程勘察中的另一个突出困难。调查人员必须严格按照施工标准收集样品，以提高调查数据的可靠性[3]。

2.6 卫星技术

（1）北斗卫星导航系统。随着我国北斗卫星导航系统（BDS）的建立，我国的卫星定位不再依靠国外，我国的国土资源，和人民财产安全得到进一步的保障。与此同时，卫星导航系统也运用到了地质勘察中来。由三颗卫星就可以在全球范围内任意一点实现厘米甚至纳米级定位。通过卫星对地表岩土进行远距离的监测，省去了人为测量、描绘的时间。通过接收机对无线电信号进行分析处理，更为高效。目前我的自主研发的北斗卫星导航系统相比于美国的GPS而言，精度更高，安全性、稳定性、兼容性更优良，受到了各行各业的认可。

（2）遥感技术。所谓遥感，字面上的理解为“遥远的感应”。通过电磁波来对地质进行探测，跨越了空间的界限。遥感技术被广泛的应用于岩土地质勘察中，人的肉眼往往是局限的，通过眼睛往往无法真实的认识事物的本质。电磁波以一种特殊的呈现形式，每一种类型的物质都有自身的磁场，电磁波就是通过这种磁场的反射与吸收来对不同种类的物质进行辨别。相比于人眼，它更加的敏锐。它打破了地形，复杂地貌对人类的约束，即使在人迹罕至的地方，自然可以通过卫星技术对其进行细致入微的勘测。现在的勘测技术与现代科学的联系越来越紧密。有了卫星的辅助，只需要一个终端就可以对脚下的土地有一个全面的认识。纬度，海拔，地形地貌，岩层类型，跃然纸上。我国掌握了自己的卫星以后，在各行各业的科学研究，都有了自主权，不再受到发达国家的制约。卫星技术的成熟发展为我国地质勘探提供了巨大的便利，国家的安全也有了保障[4]。

3 结语

随着高层建筑在我国建筑工程中的日益增加，岩土勘察工作也取得了深入的进展，并取得了不小的成绩，但同样需要注意的是，高层建筑的岩土勘察中仍然存在着不少的问题，既有人员层面的问题，也有设备层面的问题，需要引起高度重视。并且，在勘察的实际环节中要严格按照国家的相关规章，采取好有效的措施。