岩土工程勘察勘探孔布置及深度确定

2023-01-09朱金麟涂俊宇

中国金属通报 2022年18期

朱金麟，涂俊宇

勘探孔布置和深度确定是岩土工程勘察中非常重要的一环，也是提高勘察技术工作质量的需要。在岩土工程勘察阶段，通过根据规范缩短勘探孔之间的距离，加深勘察点深度的方式来了解现场施工环境是不可取的，既增加了勘探工作量和勘探工作的周期，也降低了技术工作布置的科学性。勘探孔的布置间距和勘探孔深度与场地土层分布特性密切相关，勘探孔的合理布置决定场地土层的完整性，而勘探孔深度的合理确定能够在探明地基土层情况下减少勘察工作量。因此，勘探孔布置间距和勘探孔深度应共同发挥作用，以查明建设场地的地质情况。

1 高层建筑的相关概述

1.1 高层建筑结构类型选择概述

高层建筑设计过程中，需针对其实用性进行综合性考虑，运用平立面方式体现出建筑和周围环境之间的协调，展现出设计效果独特性。在高层结构进行选型过程中，平面形式的不规则性会增加后续设计难度，需综合考虑经济因素、技术因素、施工难度、后期维护等，将长期需求和长期效益作为主要参考，避免出现设计与实际情况不符的问题，防止其产生不良影响或者是出现资源浪费。对于高层建筑结构类型来讲，不仅决定结构设计是否能够达到较好效果，也与结构美观性、实用性、经济性之间联系十分紧密。结合力学概念分析可知，由于高层建筑类似于悬臂构件，因此与低层结构相比，水平荷载产生的位移影响更大，荷载和地震结构发生作用是位移出现的主要原因。在结构高度不断增高时，位移也会明显增加，进而出现使用问题与舒适性问题。因此进行结构类型选择时，不仅需使用规范结构侧移，也要保证结构抗侧力。

1.2 高层建筑施工特点

总体而言，高层建筑结构施工具有环节多、工程量大、地基深、周期长、技术要求高等特点。具体来看，施工环节的这些特点是由高层建筑的本质特征决定的。高层建筑相比普通建筑具有更多的楼层，使得施工的流程较多，而各个施工流程中又存在诸多施工环节，这就使得整体建设的施工环节增多；在工程量方面，由于高层建筑结构施工复杂性较高，施工流程也比较烦琐，涉及大量的工程项目，部分项目需要同时开展，所以，高层建筑结构施工具有较大的工程量；从高层建筑地基埋藏施工角度来进行分析，高层建筑的高度使其结构稳定性相对较差，而为了使建筑基础稳固持久，技术人员需要合理设置地基深度，从而为高层建筑结构的稳定性提供保障。立足于高层建筑施工实际情况进行研究可知，高层建筑施工的复杂性及其庞大的建设规模使其施工时间较长，即使是比较简单的高层施工，至少也要花费两年的时间才能完成。在结构要求方面，高层建筑结构施工通常需要综合运用多种相关施工技术，所以在施工过程中，工作人员应重视预制模板技术、地基基础施工技术、高层建筑钢结构施工技术、结构转换层施工技术等应用，从而确保建筑结构施工的高效完成。

2 岩土勘察工程的意义分析

岩土勘察工程通过采用勘探技术，分析和评价高层建筑施工现场的地质环境特点以及岩土工程条件，所涉及的专业范围较广，结合了水文、岩土力学、地质学、工程学以及环境学等，是一项对于专业技术要求较高的项目。岩土勘察工程所采用的勘察技术手段和设备不断升级，从而获取更加全面、真实的地质资料，能够有效解决传统工程设计方案中存在的问题。高层建筑对于地基地质情况要求较为严格，所以在工程设计阶段必须以真实详尽的地质资料作为基础，才能够明确工程现场的地质真实情况，以此为基础设计工程地基处理方式，从而提高工程地基质量，防止工程地基后续出现质量问题。岩土勘察工程在高层建筑施工前期发挥着重要的作用，能够有效获取真实完善的地质资料，对于优化施工设计方案、提高施工质量以及降低施工成本等都具有重要意义，是高层建筑工程施工建设的重要指导，所以必须重视岩土勘察工程，最大程度发挥出岩土勘察工程的意义。

3 高层建筑岩土工程勘察工作的影响因素

3.1 勘察方案规划不合理

灵活性是高层建筑岩土工程勘察方案应具备的第一要义，我国岩土地质具有复杂多样的特点，岩土勘察过程中遇到的地形地质条件也存在一定差异，套用定性岩土勘察方案并不能起到良好的勘察效果，甚至还会出现勘察结果不准确的问题。在岩土工程勘察前，施工单位会提前制定勘探孔深度标准，如在勘察过程中遇到差异性土层，原定勘探深度就不能发挥最佳勘探效果，以致高层建筑岩土工程勘察工作受到影响。

3.2 地基稳定性评价不准确

我国现存高层建筑岩土工程勘察报告，普遍存在结论针对性不强、评价不明确的现象。由于缺乏详细参考，我国岩土工程勘察多以定性评价来描述地基稳定性，这样笼统性的整体评价并不能为后续勘察或建筑施工提供有效依据，也让我国高层建筑岩土工程勘察工作发展十分受限。

3.3 协调不够充分

在进行地基处理和岩土工程勘察工作的时候，需要诸多单位和部门的参与，只要各单位和部门之间协调配合，才能有效提高地基处理和岩土工程勘察的效率和质量，保障建筑工程的经济效益和社会效益。但就目前而言，各单位和部门在进行地基处理和岩土工程勘察的时候并没有建立起有效的沟通和协作，特别是在数据分析和共享上存在诸多不足，这严重阻碍了工程项目的有序开展。

3.4 忽视环境影响

不管是地基处理，还是岩土工程勘察，都和建筑工程场地周围的环境有着非常紧密的联系，同时会受到各种自然因素的影响。在气候或地形比较复杂时候，勘察数据的准确性将会受到一定程度的影响。而部分施工单位没有意识到环境对这两项工作的影响，导致实际效果和设计效果存在较大偏差。

3.5 工作脱节问题

目前部分从事地基处理和岩土工程勘察工作的人员并不具备丰富的相关经验和知识，对地形问题缺乏全面的掌握和深刻的理解，在进行地基处理和岩土工程勘察的时候，容易出现脱节的现象，这不仅会严重影响施工的效率和质量，还会造成资源的浪费，破坏工程的经济效益。

4 高层建筑岩土工程勘察勘探孔布置及深度确定

4.1 天然地基勘探孔深度

对于场地内门卫室、垃圾房等设备用房以及荷载小、对变形要求不高的建（构）筑物，常采用天然地基；经过地基处理的人工地基，如预压地基、换填地基、压实地基、注浆加固地基，同样按天然地基考虑。对于采用天然地基，高层建筑控制性勘探孔深度应大于天然地基压缩层深度。天然地基压缩层深度可由上一章节的方法来确定，按地基压缩层计算得到控制性勘探孔深度基本上能够满足地基变形验算要求。一般勘探孔深度为基础埋置深度和0.5倍～1.0倍基础宽度的和，并且应满足小于2/3压缩层厚度，土较软情况下取大值，同时应保证孔深已达到稳定地层。

4.2 基坑勘探孔深度

当基坑开挖深度大于3m 时，应进行基坑工程勘察工作。一般基坑工程通常考虑上部建（构）筑物，深基坑和纯外扩地下室基坑工程需考虑抗浮，应采取抗浮措施，抗浮桩或抗浮锚杆长度一般为10m ～15m。因而勘探孔深度的确定应依据设计对抗浮力的要求来综合确定。基坑勘探孔深度应满足基坑支护体系和工程降水设计的要求，主要涉及基坑边坡整体稳定性、支档结构嵌固稳定性、地下水渗透稳定性、坑底隆起稳定性等验算。基坑勘探孔深度按2 倍基坑深度确定可满足要求，但在一些软土地区，需要布置大角度锚索需要区别对待。因此，需要比较各种情况，最后按最不利条件确定基坑勘探孔深度。

5 高层建筑岩土工程勘察勘探建议

5.1 岩土勘察工作内容的明确

首先，需要结合勘察场地的工程路线、地质情况、水文条件以及周围的工程建设情况，进行详细化研究与分析。如果在此过程中发现了任何不合理的问题，都需要进行详细化的信息登记。此方式的有效运用，可以为后期相关工作的顺利开展奠定良好基础。其次，针对前期所查询的相关信息，结合水文特征、工程周围的具体情况，进行信息整理。在部分要求较高的施工场所中，还应该对信息进行评价和总结。结合相关研究情况，完成信息的利弊分析情况。如果发现其中存在着劣势岩土的问题，应该制定科学化解决对策，对其进行提前防控。结合水文特征方面的信息，确定其中是否存在着地下水。按照工程的具体需求，做好相应的预防工作。如果在后期工作中发现其中存在着相关的问题，则可以结合前期制定的方案进行提前预防和解决，促进整个施工工作的顺利开展，减少不必要时间的浪费，从而达到提升施工效率的目标。再次，则需要考虑到沿线建筑物、其他方面的建筑工程对高层建筑施工工作产生的影响。完成相关的考察工作之后，确定其是否会对本次工程的开展产生影响，查看其具体使用价值，改善施工方案。从岩土勘测的目标来看，主要是为了查明周围地区的施工场地和地质环境是否会对正常的施工作业产生影响，为地基稳定性的提升和工程顺利建设提供必要的条件。最后，则需要施工人员结合自己的工作经验、施工场地的相关条件，制定岩土勘察标准和要求。在标准的制定方面，应该尽可能让其具备较为明显的全面性、完整性和真实性。在岩土勘察要求方面，则是应该严格要求施工人员的行为，明确设备的使用规范。在具体操作过程中，还应该严格按照工程建设要求和国家部门的要求完成整个工作内容。

5.2 加强部门之间协调性

在进行地基处理和岩土工程勘察的时候，相关单位需要加强部门以及单位之间的沟通和协作，同时要对工作进程进行严格的把控。要确保地基处理和岩土工程勘察工作的连续性，以保障建筑工程的经济效益和社会效益。除此之外，信息技术的发展为部门之间的高效协调配合提供了更多的可能性，所以相关单位应该积极通过信息技术，建立健全相应的交流沟通平台。同时要对各部门的责权进行明确细致的划分，在具体开展工作时，对问题进行针对性的研究和处理。

5.3 高层建筑中的地质勘察技术

（1）全球定位技术。全球定位技术简称为GPS，主要就是借助卫星对测量目的地或者接收机的具体位置信息或相应距离进行定位，能够实时获取相关定位信息和数据。目前，全球定位技术在高层建筑地质勘察工作中应用十分广泛，且操作便捷，工作效率较高，通过该技术在高层建筑工程中的实践应用，能够实现对施工现场的精准定位，并能将其明确地标注出来。与此同时，还能对施工现场、周边地质环境以及地形地貌等因素进行观测和定位，为施工规划提供客观的参考依据，在地质勘察工作中，通过全球定位技术的实践应用，还能实现长期性勘查，相比于传统的地质勘查技术，全球定位技术具有更高的精准度，且操作也比较简单便捷，勘察工作效率更高，优势显著。目前，全球定位技术已逐渐成为高层建筑地质勘察工作当中的主要技术之一，在对该技术进行应用的过程中，相关工作人员必须要对其有充分的认识和了解，同时还要按照具体的要求和规范合理操作，必要情况下，还要能够与其他技术进行相互配合，在多种技的共同应用之下，提高勘察工作质量和效果，为高层建筑工程施工提供便利条件。

（2）钻探地质勘查技术。该技术在当前的高层建筑工程地质勘查工作中应用也比较普遍，其最突出的优势在于直观性较强，方便快捷，能够在短时间内获取高层建筑工程的相关信息。在对钻探地质勘察技术进行应用的过程中，还能深入分析高层建筑地质构造。对周边沿土层性质进行详细分析，与此同时，还能对建筑最佳持力层位置进行精准定位，在第一时间消除地质层结构当中的非稳定性因素。以免对建筑结构稳定性造成不良影响。此外，通过钻探勘察技术的实践应用，还能全面深入地了解地下水情况，如地下水的流动情况，及时发现地质当中存在的安全隐患问题，以免对建筑质量造成影响。

5.4 地基处理技术

（1）砂石桩法处理地基。砂石渣土桩的基础地基防水处理施工技术必须能够充分保证石桩地基的结构总体受力强度与其结构密实性，且该类型的地基主体结构必须具有较大的地基抗剪应力和抗拉强度。这种高度机械化施工操作处理模式不仅属于结构高层建筑物的复合结构地基基础施工处理工作中重要的组成部分，而且它们也是高层建筑物结构高层复合地基基础施工中不可或缺的一种重点复合地基施工处理。

（2）IFCO 法处理地基。IFCO 法的基层处理是企业采取强制性建筑地基地基层固结处理技术，在企业进行建筑地基基层建设和基础施工的整个过程当中，安装了与其相对应的基层压力系统，对土基地层以下固体水位的自动流向方式进行了自动转变，保证地下水流不仅能够直接从土基地层下方深入或流至其他地层下，同时还根据自身具体情况和实际需要，通过设计建立一套相对完善的基层地下排水处理系统，将原来的淤积土壤和埋在地基当中的多余淤积水分完全排除。良好的混凝地基建筑排水系统不仅能够大大提高建筑排水系统的工作效率，同时能够大幅减少建筑地基的长期固结性和周期损耗。此外，使用这种粉煤灰基层回填固结技术也可以大大提高硬化地基工作运动原理稳定性和使用安全性。

（3）高压喷射注浆处理技术。高压喷射注浆处理技术在高压喷射土体处理过程中比较常用，如果用钻头在指定位置钻孔，只需要加固土层，如土层、粉质粘土等，就在指定位置埋设水泥管，利用压力设备将水泥材料在压力下混合，当其到达冲击土壤上的土壤位置时，土壤将与地基充分结合，因此，在材料固化之前，要形成一个质量和固体复合地基，该技术可在加固建筑物地基时使用，为了提高结构本身的强度，也能为后续工程的顺利进行打下坚实的基础。

5.5 提高施工人员的操作水平

建筑施工工作的质量和技术应用效率受到施工人员的能力水平的影响较大。因此，为了提高建筑结构施工技术应用的有效性，建设单位应该就本单位工作人员的能力水平进行调查，在把握施工人员能力素质情况的前提下，结合施工人员的工作问题采取措施，在充分解决员工自身问题的基础上提高人员的工作能力，从而促进施工技术的应用优化。具体来看，建设单位一方面应该加强对施工人员的职业道德教育和技术操作培训，定期开展相关的教育讲座并制订科学的定期培训计划，从而不断提升施工人员的能力素质；另一方面，建设单位应该建设完善的施工管理制度和奖罚机制，从而促使施工人员从主观上愿意提升自身的技术操作能力，即在提高员工工作热情的前提下实现其能力的提升，从而有效加强整体施工团队的技术操作水平。

5.6 安排布置工作

场地条件的差异导致深基坑岩土工程勘察的深度和范围都存在一定的差异。通常来说，勘察深度必须是开挖深度的两倍或三倍。在深基坑开挖期间遇到碎石土与岩层时，工作人员可以按照岩土的实际种类来适当调整深基坑的开挖深度。在测量过程中，平面范围必须是开挖深度的一倍到两倍。当开挖区域处于深厚的软土层时，工作人员可以适当扩大测量范围，并且增加测量深度。在软土地区开展勘测工作时，勘探孔应穿越软土层。现阶段，我国建筑行业所使用的岩土工程勘察方法多种多样，其中较为常用的是钻探法和静触法。

5.7 附近环境分析

在开展岩土勘察工作时，深基坑附近的环境状态与深基坑工程施工之间有着密切的联系，工作人员必须深入分析和研究环境因素。调查分析深基坑附近的环境，不仅有利于提高深基坑边坡的可靠性，还能够保证岩土工程勘察的顺利进行。地层分布和地层结构都具有良好的延伸性，因此工作人员必须充分了解深基坑附近的环境情况，必须详细分析深基坑附近的岩土风化状态与抗软化能力，从而精准预测深基坑工程所在位置的岩土情况，保证深基坑工程施工方案的合理性。另外，深入勘察深基坑附近的环境，有利于工作人员判断深基坑支护结构在周围水土压力的作用下是否会产生变形，从而保证深基坑支护结构的可靠性。