简述高层建筑岩土勘察及地基处理技术的应用

王伟兵 山西机械化建设集团有限公司

1 岩土勘察主要内容

1.1 分布勘察点

（1）矩形高层建筑物分布形式是双排，但不规则高层建筑物分布形式是凸出角点或是凹进阴角。（2）层数、荷载与体形改变很大部位分布。（3）甲级高层建筑还需要在中心点和电梯以及核心筒位置分布。（4）独栋建筑：甲级不少于5 个；乙级不少于4 个；控制性勘察点不少于勘察点总量的1/3。

1.2 距离

一般勘察距离是15m～35m。①岩土项目中，针对冲沟范围、沉积地带以及暗沟部位，能够适当加密距离；②浅层岩溶发育区域：钻探+物探；③钻孔距离能根据实况合理加密。

1.3 钻眼深度

（1）把控钻眼深度大于地基变化计量深度。

（2）箱形基础与筏形基础把控钻眼深度：缺少变形计量条件时：

（b：基础底面宽度；dc：控制性勘测点深度；d：基础埋置深度；β：下沉计量深度调整值；ac：与土层相关的经验值）；β甲级为1.1；乙级为1。

（3）通常钻眼深度超过重点荷载层深度，箱形基础与筏形基础常规钻眼深度是：

（dg：常规性勘测点深度；ag：和土层相关的经验值）。

（4）针对基岩地方或是浅层熔岩发育地方，要严格管理钻眼完整与较完善基岩3m～5m；甲级取大值，乙级选择小值。不同地质土类系数见表1。

表1 不同地质土类系数

1.4 采样与原位检测

（1）竖向距离：基底下1b深度范围1m～2m，（地层单一时）能适当增大间距。（2）每个现场的各个主要土层，采样与原位检测数量不少于6个。（3）在建筑物地基主要荷载层区域，若夹层或是透镜体厚度超过0.5m，就能展开采样测试或是原位检测。（4）若建筑结构地基岩土条件不均匀，就要适当增多采样测试数量或是原位检测数量。（5）岩石样每层数量不少于6个。（6）计量地下室侧墙和基坑边坡可靠性时，或是规划锚杆时，需要保证土层样本数量超过6个。

2 岩土勘察后续信息整理和分析

岩土勘察结束后，需要各部门与技术人员仔细整理和研究所得信息，确定岩土指标，以便下个工序顺利进行。（1）地区地层地质面貌信息。地区地层地质面貌主要指整个施工现场以及附近辐射区域地质特点大概状况，针对后期建筑建设而言有着现实的指导作用，确定工艺技术与作业方案的关键参考信息。特别是针对高层建筑而言，地基处理效果的高低直接关系到建筑总体质量和安全，认真整理地区地层地质面貌信息，保证其准确性就是支撑地基建设的最好手段。（2）地基岩土布局与特点信息。勘察结束后要采取其中关于地基部位岩土的信息，且对其展开整理与研究，归纳出其岩土布局和特点，以便规划和确定地基施工方案，这是岩土勘察的关键部分。（3）水文环境信息。水文环境信息，特别是地下径流信息，针对地基处理而言直接关乎其生产安全。岩土勘察结束后要独立提出水文信息，且对其展开评估，细分有利条件与不利条件。

3 地质评估

地质评估重点是分析评估岩土勘察信息，评估内容有地质结构的可靠性与优劣，且为地基与建筑建设提出建议。建筑地质评估通常会基于案例讲述形式进行，由此达到准确高效的目的。

（1）地质结构可靠性与适宜性评估。地质结构不可靠一般表现为极易产生滑坡坍塌，泥石流等情况，地质结构可靠性、适宜性评估及分析是否会产生类似地质灾害，研究施工环节产生地质灾害的概率、灾害程度与处理方法，还能直接否定场地禁止用在高层工程方面。（2）地基岩土评估。，即针对岩土是否适合处理地基展开评价，和勘察地段可否投入建设存在紧密联系，还与地基位置有直接关系。通常超过51.45m的土层结构可靠，岩土布局规律，层面齐全，表层均匀的就能够被看作比较好的地基土。（3）围岩划分与土可挖性评估。勘察岩土结构结束后需要研究其可挖性，了解该地段可否开挖地基与开挖深度等。

4 地基处理要点

地基处理主要包含早期准备、确定工艺与质量管理，以下对这三个部分展开深入讨论。

4.1 早期准备

高层建筑建设中运用地基处理方法时，要做好早期准备任务。严格按照国家及各部门发布的明文规定，保证地基规范处理。①根据现场地勘信息，仔细审查地基处理计划，及时处理作业方案中出现的操作工序与作业手段不合理现象。比如在地质结构大都是淤泥的状态下，要先处理淤泥，且采用替换等方法进行处理。需要注意的是，编制地基处理方案过程，还要综合工程现场的水文环境、材料性能与具体供给状况，提高作业方案的整体性，保障其为地基处理方法的后续使用带来完善的执行依据。②早期准备过程也要从确定地基强度与刚度着手，根据建筑建设情况，科学计算地基处理过程所要的强度参数，由此提高建筑结构总体稳固性。③设备准备。首先确定地基施工设备体系，了解每个部分的设备需要，再按照地基概况确定设备数量，地基处理通常会采用长螺旋钻机，混凝土搅拌机，混凝土输送泵，碾压机等。按照现代绿色建筑施工要求，设备组合要选用噪声低耗能少与高效率的产品。在提高施工质量的基础上也要考虑生态环保，尽量让地基处理的经济价值、环境效益等更加明显。

4.2 工艺应用

①测量和定位工艺。这是地基处理的关键环节，能采取打孔液石灰法处理，也能通过吊线锤检测垂直度。而打孔液注石灰操作步骤是：钢管打眼、注入石灰粉、复检钢筋桩位，操作时要一次性处理好。钢管口径打眼深度等按照实际情况确定。②钻入成孔处理。该方法的使用要重视很多细节，尤其是要科学调节力度，防止影响整个施工环节。钻入成孔要采用科学措施，即采用先进手段不断完善，根据建筑实际情况选择切实可行的方式方法。钻入成孔处理主要对钻压和作业速度等进行严格控制与调整的具体过程，实际施工中通常采取间歇式钻入成孔方法，该方法更满足高层建筑的具体情况，而且还是根据岩土勘察结果所采取的有效对策。采用钻入成孔处理方法时，时间要维持在30s～60s，如此方可更好地满足建筑实际需求。③混凝土加工与泵送。高层结构地基处理过程，为使之更为稳固，必须注重材料的应用，尤其是基础混凝土材料，更要注重其加工与泵送过程。建筑建设中，要严格根据操作工序进行加工，工序应当科学，根据作业标准稳定推进所有步骤，实际操作时满足国家方针政策及标准规范，然后精准定位为高层建 筑物顺利投用提供良好条件。为适应地基处理要求，必须严谨采用技术方法，唯有基于国家标准开展基本工作，方可保证地基处理质量合格，提高地基稳固性。混凝土配比要合理，唯有其满足一定标准方可投用，例如合理控制温度，振捣过程重视细节，防止力度太大或者太小影响混凝土应用效果。

4.3 质量管理

①单桩承载力管控及保障。桩下粉细砂层和细中砂层处理时受到扰动是减小桩柱承载性能的重要原因，由此降低了整个桩体承载性能。通过研究发现，能加大桩柱长度解决这一问题，主要原理是经加大长度使桩端穿过粉细砂层和细中砂层，如此粉细砂层和细中砂层出现扰动就不会干扰桩端。②防治窜孔现象。于饱和性粉土、粉细砂层上作业时，两相邻桩处理过程，一方桩体处理完成，开始另一相邻桩体处理时已完成的桩体产生沉降，且沉降深度很大，随后在灌浆时沉降桩体能够回升，当灌注满足规定容量后，沉降桩体能恢复到原本的部位，这种情况即窜孔。作业土质、桩体距离，成孔过程与垂直度等均会引起这个问题，则在产生窜孔问题后必须逐个排查以上状况。防治窜孔现象必须严格管理机械设备与技艺，具体内容是：长螺旋钻端部吃土水平、成孔时长、扰动性能等。

5 高层结构地基处理方法运用分析

5.1 砂岩垫层置换法

该方法旨在提升软士强度，采取替代处理方法处理软基内的砾沙、中砂以及粗砂等强度差的地方。操作人员要用碎砂石、粗砂、砾石以及中砂等完成软土与浮土置换工作。该过程必须严格管理施工环节，具体包含如下几点：①科学调整沙垫与地表高度，保证其处于同个水平面上，若在实际施工中反复调整的高度不一样，要根据首次深浅操作顺序处理。②施工时要把现场布置成斜坡。当选用砾石用作垫层时，需在基坑下方铺上一层沙子，建立砾石垫层，防止局部地基损坏基坑地面软土。

5.2 土方开挖法

高层建筑物地基处理中，支护规划和土方开挖是重点，针对地基基础项目质量影响较大。实际施工中要设计施工场地的平面图，了解各个部位的信息，比如边坡坡度、开挖水井的部位、土方开挖的基本路线等。开始开挖前，要清除挖方中的障碍物，涉及电缆与管道，避免开挖时产生问题。若施工场地地质很硬，就要利用机械设施，比如反铲挖掘机。若是岩石地质就必须借助岩石粉碎机操作，要按照地质条件采取恰当的处理方法。土方开挖环节并非所有操作均要借助机械设备，有些施工过程也要由人工处理，比如基坑边角处理，就要借助人工精准管理挖掘深度，避免因挖掘深度太大而损坏地基原土。最后仔细检测土方开挖效果，检测时严格遵守质量标准，针对允许存在偏差的作业环节也要保证偏差合格。

5.3 桩基础作业方法

地基处理过程，应选择粉质黏土层用作持力层，桩长约为13m～14m。挖掘基坑时，能自然放坡，选择土钉墙喷锚支撑基坑。现场地下水是上层滞水与承压水，对建筑建设有较大影响的一般是上层滞水。挖掘基坑前要先做好基坑降水措施，排水方法能采取集水明排处理；降水方法能够考虑选择轻型井点降水。挖掘好基坑后避免水浸与日晒，仔细验槽与垫层；基础处理完成后要立即填充黏性土，回填土避免选择腐殖土、含水量高的土、杂填土等，并根据要求逐层夯实，符合密实度标准。

5.4 高压喷射灌浆法

高压喷射灌浆法即借助钻机钻孔法，把灌浆管送到预设部位，用高压机械把地基内的浆液变成高压射流溢出来，由此冲击地基内的土体，让土料和地基相结合，在冷却硬化后产生坚硬的复合地基，增强地基承载性能，提高地基处理效果。在高层建筑物地基处理过程采用高压喷射灌浆法，增强了地基刚度，确保了建筑物质量及安全。

5.5 添加剂操作方法

添加剂操作方法用于地基处理中即通过水泥改善地基内软性泥土成分，提高泥土可塑性，保证机械设备可以顺利完成任务，有助于地基处理规范开展。有些高层建筑物自然地基一般由软土组成，承载力不能符合建筑实际要求，需要添加一些添加剂来提高地基强度，提高高层结构地基承载性能。

6 工程案例

某高层建筑居民区，3#～4#楼的结构安全等级是Ⅱ级，而且无地下工程，3#楼的工程面积是7356m2，4#楼的工程面积是2445m2,3#～4#楼结构模式都是框架结构。

6.1 稳固性验算研究

在该高层结构岩土项目勘察过程，针对地基基础测算办法是：①测算高层结构倾斜度；②高层结构下降量很大，所以要测算该高层结构地基下降量；③测算该建筑结构基础稳固性。其中，针对建筑稳固性的验算最重要。当前，国际上针对建筑结构基础方面的探究比较片面，导致在高层结构地基稳固性验算上水平较低，因此需要对该方面进行深度探究。

6.2 施工机械设备

对于案例工程的实际情况，拟选择一台HBT60型混凝土运输泵、两台ZKL800BB 型步履式螺旋钻机、一台JS50型混凝土搅拌机，以上机械在实际施工环节不会出现浆液污染，噪声较小；成孔穿透力很强，且施工时能防止影响新打桩。

对于高层建筑建设，首先应选取恰当的工艺技术。高层建筑物岩土勘察研究与地基处理方法中，基于现场作业条件和环境挑选恰当的机械设备能够取得事半功倍的成效。地基处理环节，选取混凝土泵与混凝土搅拌机组成的施工设备，能够更好提升施工效果及速度。混凝土搅拌机、混凝土运输泵以及长螺旋机被经常用于施工方面，该种机械噪声很小，并且在制桩时更具备穿透力，不仅可以减少对周边环境的污染，还可以提升工作效率。

6.3 基础方案

（1）高层建筑建设中，针对自然地基要展开可行性探究。经研究施工场地自然地基浅基础，能详细了解地基是否满足建筑建造标准。一般自然地基浅基础通过软土组成，承载性能很低。此外，自然地基可能存在溶洞，如此就会下降土地强度。而且自然地基地下水很丰富，所以不得采取换土方法处置地基。（2）对高层建筑结构人工复合地基浅基础展开可行性研究。在建造本建筑3#～4#楼时，要根据地基实况实施浅层搅拌桩加固办法，以④层用作桩端持力层，预估桩长是11.7m～15.6m，具体搅拌深度要根据施工场地实况合理调整。

7 结束语

高层建筑备受人们的广泛关注。本文着重分析了高层结构岩土勘察活动情况，并详细介绍了地基处理方法的使用。希望可以给高层建筑物地基处理带来借鉴，还进一步证实了岩土勘察活动的要领与细节，为后期相关任务开展提供良好的参考。