高层建筑岩土勘察分析及地基处理技术分析

摘要：随着高层建筑的迅速发展，岩土勘察与地基处理技术显得尤为关键。岩土工程的实施直接关系建筑物的安全稳定性，而地基处理技术则在提升土体性能、减少地基沉降方面发挥着重要作用。本文主要研究高层建筑领域的岩土工程，探讨岩土勘察分析及地基处理技术的前沿理论与实际应用，进而促进高层建筑工程的发展。

关键词：高层建筑；岩土勘察；地基处理技术

DOI：10.12433/zgkjtz.20240641

在现代城市化进程中，高层建筑成为城市发展的象征。但是高楼大厦的稳固与安全关系到居民的生命财产安全。建设单位运用最新的岩土工程技术确保高层建筑的设计和施工过程更为科学、可靠。

一、高层建筑中开展岩土工程勘察和地基处理技术的工作价值

高层建筑岩土工程勘察主要目的是查明影响场地稳定的不良地质作用，评价其对场地稳定性的影响程度，通过详细的岩土工程勘察工作了解地下岩土层的物理力学性质，为岩土工程师提供合理的设计参数，解决工程设计与施工中的实际问题，确保建筑物地基基础稳定和工程安全。采用适当的地基处理技术有利于改良土层，地基处理技术通过改变天然地基土层的物理和化学特性提高其承载能力，减少沉降，从而确保建筑物的稳定性和耐久性，能够有效防止建筑物在使用过程中出现沉降问题，还可以降低建筑物的维护成本，延长其使用寿命。

二、高层建筑岩土工程勘察

岩土工程勘察工作应针对高层建筑物特征，明确勘察任务要求，采用工程地质测绘与调查、勘探、原位测试、室内试验等多种手段和方法，调查对高层建筑场地的稳定性、岩土条件、地下水以及与工程之间相互关系，并在此基础上对高层建筑地基基础、基坑工程等作出分析评价与预测建议。

（一）前期准备工作

岩土工程师需要初步了解场地地质条件，通过现场调查获取全面的地质信息，收集有关工程项目的规模、结构类型、结构用途、场地周边环境、设计方的技术要求等资料，结合所获取的信息进行合理的勘察方案设计，选择合适的岩土勘察方法，同时需要建立有效的勘察队伍，确保成员具备专业技能和经验，利用现代先进技术手段开展勘察工作，同时根据要求需要利用遥感和地理信息系统等辅助手段，以便提高数据的准确性和全面性。通过以上所述的这些前期准备措施，工程师能够更好地应对岩土工程地质条件的复杂性，有利于高层建筑的勘察工作进一步开展。

（二）确定岩土勘察工作内容

首先，根据高层建筑规模和特征、场地、地基复杂程度以及破坏后果的严重程度，划分勘察等级，针对可行性研究勘察、初步勘察、详细勘察不同勘察阶段，确定勘察方案，查明建筑物场地地层结构、岩土物理力学性质，查明基础下软弱和坚硬地层的分布及其特性，查明地下水的储积及稳定水位、埋藏条件、类型、补给、径流及排泄条件、季节变化幅度和腐蚀性，同时，应对不良地质作用和特殊岩土的防治，提供所需的设计参数。其次，岩土工程师应现场踏勘初步了解勘察场地的地形地貌、植被、水文地质等情况，通过对地表特征的观察，能够初步判断地层的性质、地势的变化等，而且实地踏勘也是获取现场实际数据的途径，可为岩土工程的后续阶段的勘察提供直观且全面的信息。

（三）整理并分析岩土勘察后的资料数据

结合高层建筑的工程特点和主要岩土工程问题编制岩土工程勘察报告。勘察报告内容应包括：建筑、结构条件及荷载特征，地下室层数、基础埋深及形式等基本情况；场地与地基的稳定性，不良地质作用、特殊性岩土和地震效应评价；采用天然地基的可能性，地基均匀性、承载力评价；对复合地基和桩基的桩型和桩端持力层选择，桩的侧阻力、端阻力提出建议；基坑的开挖和支护的评价，以及施工中应注意的工程问题及工程对环境的影响分析与评价。在整理岩土勘察的資料数据时，需要将获取的各种信息进行分类整理。这些数据包含的门类较多，应将这些数据按照一定的条件完成分类，形成清晰的数据结构，同时建立数据库或电子文档，使得数据易于管理和检索。这一步骤能够为后续的分析奠定基础，确保岩土数据能够被高效利用。

在岩土数据质量检查这一步骤中，岩土工程师需要仔细审查现场记录和测量数据的准确性和完整性，及时发现并纠正数据错误、遗漏或不一致性，这个环节的质量检查效果会直接影响后续分析的可靠性。随后需要利用统计和地理信息系统等方法对整理后的岩土数据进行分析，通过统计分析，团队可以得出岩土层分布、地下水位变化等信息。地理信息系统的应用能够直观地呈现岩土分布的空间关系，能够更好地理解地质情况。在数据分析过程中，应注重发现潜在的地质风险因素，揭示地质构造的复杂性，预测可能的沉降、滑坡、地裂等地质灾害风险。通过这种方式制定科学的地基处理方案，提前采取措施避免潜在的工程问题。完成结果的整理并分析，并且需要以详细的岩土报告应包括项目的基本信息、勘察的目标和范围、整理和分析的数据及方法、发现的地质特征和潜在风险等内容。报告的结论应清晰明了，为后续工程设计和施工提供科学依据。

三、高层建筑岩土中地基处理技术的应用

由于场地的地质条件千差万别，各地施工机械条件、技术水平、经验积累，以及建筑材料品种、价格差异很大，在选用地基处理方法时一定要因地制宜，具体工程具体分析，充分发挥地方优势，利用地方资源，确保工程质量、经济合理和技术先进。近些年，我国地基处理技术发展很快，地基处理水平很高，地基处理已成为活跃的土木工程领域中的一个热点。地基处理技术方法较多，包括有高原喷射注浆法、振冲法、强夯法、深层搅拌法、土工合成材料、强夯置换法、排水固结法、土桩和灰土桩法、砂桩法、真空预压法、锚杆静压桩法、孔内夯压碎石桩法、低强度桩复合地基法、刚性桩复合地基法等。

（一）土壤置换处理技术

土壤置换处理技术可以解决土壤的承载能力不足、不均匀沉降等问题，从而确保高层建筑的地基稳定。在实际工程中合理应用土壤置换处理技术，需要从多个方面综合考虑，才能达到理想效果。

在地质勘察和岩土分析过程中，岩土工程师应了解勘察区域的地质情况，通过岩相分析确定土壤的承载能力、沉降性质等关键参数，为后续的土壤置换处理提供科学依据，确保处理方案的可行性。基于地质勘察和岩土分析的结果，制定科学合理的土壤置换处理方案，根据具体的工程要求和地质条件，确定合适的土壤置换材料和置换深度，同时还需综合考虑土壤置换的成本、施工难度等实际情况，制定既能满足工程需要又具有经济效益的方案。在方案设计的基础上进行合理的施工操作：第一步是确保土壤置换材料的质量和稳定性，选择适当的填料如砂石、碎石等来满足工程对土壤强度和稳定性的要求。第二步是进行适度的压实处理，确保土壤填充均匀、密实，降低后期沉降的可能性。第三步是在施工中注意土壤置换的速度和均匀性，从而避免后续出现工程质量问题。在土壤置换处理过程中还要注意监测与调整，利用实时监测沉降和承载能力等指标及时发现问题，并采取调整措施，注意监测与调整的过程，从而保障土壤置换处理的效果和工程质量。

以某城市一高层住宅项目为例，该项目地处河滨地带，上部主要地层为软弱黏土层，地基承载力较低，为了提高其地基承载力，工程团队采用土壤置换处理技术，挖掘土壤大规模，清除不适宜承载的土层，随后采用高效的土壤改良剂，通过与挖掘土混合实现对原土壤的替代和改善。在土壤置换的同时，工程团队还考虑周边环境的生态平衡，采用环保型土壤改良材料，减少了对原有生态系统的影响。这种综合考虑土壤改良和环保要求的处理方式，使得工程不仅在技术上达到预期效果，还得到了社会和环保方面的认可。

（二）强夯处理技术

利用岩土分析结果揭示土体的特性，然后基于地质勘察和岩土分析的结果进行科学合理的强夯处理方案设计，综合考虑各项影响条件，确定强夯处理的区域范围、强夯点的布置密度、处理深度等关键参数，满足高层建筑对土体承载力和沉降性的要求，在方案设计中要注意对施工的可行性、成本效益以及环境影响等做好充分考虑。在方案设计的基础上还需要进行科学规划的施工操作。施工前确保强夯设备的质量和性能以及操作人员的专业素质，在具体施工中要根据方案要求合理控制强夯机的振动参数、夯击频率和夯击深度等，同时在施工过程中不断调整施工参数，从而保障这种施工形式可以适应实际土体的变化，确保土体的均匀性和稳定性。实施强夯处理后，同样需要对工程地基进行监测。强夯处理技术的应用过程中还需要做好施工现场管理和安全控制，确保施工现场的安全性，同时合理规划施工进度，让每个施工阶段都能顺利推进。

（三）注浆加固处理技术

注浆加固的核心理念在于通过注入特定材料，如水泥浆或聚合物浆来加强地基土体的力学性质。这一技术的应用涉及多个方面，其中之一是提高土体的承载能力，通过选用合适的注浆材料和控制注浆参数可以有效增强土体的抗压强度，使其更适合承受高层建筑所带来的垂直荷载。注浆加固技术可有效提升土体的抗剪强度。在高层建筑的地基处理中，土体承受的力除了垂直荷载，还包括水平方向上的力，因此需要合理设计注浆方案，从而在一定程度上提高土体的抗剪性能，增强其对水平荷载的抵抗能力。在实际工程中，地基土体的复杂性，注浆加固技术用于改善土体的变形特性，通过控制注浆浆体的流动性和黏度，在一定程度上能够调控土体的收缩膨胀性能，减缓地基沉降速度，进而确保高层建筑的安全稳定。

值得注意的是，注浆加固技术在高层建筑地基处理中的应用中，必须重视提高土体的抗液化能力，尤其是在地震多发的地区，注浆加固技术能够通过改善土体的孔隙结构的方式来减少孔隙水压，从而有效提高土体的抗液化能力。

例如，某高层建筑位于地震频发区域，注浆加固处理技术被成功应用展现了其在岩土地基处理中的效果。该项目所在地地质条件较为复杂，工程团队决定采用注浆加固处理技术来增强地基的承载能力和抗震性能，首先钻孔深入地下土层，然后通过高压注浆机将特制的浆液注入土壤中，填充土层中的裂隙，有效增加地基的强度。通过注浆加固处理技术的应用，该高层建筑工程得以成功应对地质条件的挑战，提高了建筑物的整体稳定性和抗震性。

四、高层建筑岩土勘察中的基础施工质量管控措施

（一）单桩承载力的管控

为确保地基施工质量，应开展前期调查，了解地质情况，确定单桩的设计参数，为后续施工提供科学依据。根据地质条件选择符合规范要求的桩身材料，确保其质量稳定可靠，同时配备专业化的施工设备来保障施工过程中各项参数的準确控制，从而提高施工效率。为了提高单桩的承载力，施工中采用桩基施工工艺，如挖孔、浆液循环、灌注桩等环节，都需要精心设计和操作，做好挖孔尺寸的准确控制、浆液的合理配比和灌注桩的均匀浇筑，这样才能有效提高单桩的承载力。

另外，在施工的各个阶段都需要进行严密的监测与测试，进而保证施工过程中的各项参数符合设计要求，完成对桩基竖向承载力的实时监测、桩身质量的无损检测等工作。在此过程中，可通过实测数据及时调整施工参数提高单桩的承载能力，而且应加强人员培训与技术交流，通过培养专业的施工队伍来提高施工人员对地基工程的理论水平和实际操作技能，以便保障在施工过程中能够迅速应对各种突发情况，同时还要注意促进与相关领域的技术交流，吸收先进技术，不断提升单桩承载力的施工水平。

（二）窜孔问题的防治工作

在高层建筑岩土地基施工质量管控中，窜孔问题是经常出现的地基质量隐患，因此需要采取科学有效的防治措施。窜孔是指在施工过程中注浆材料渗透、浸润或流动而导致土体中的孔隙增大，进而影响地基的稳定性。根据地质勘察和岩相分析的结果，设计师合理选择注浆参数、注浆方式等关键参数，选择合适的注浆方式，如分段注浆、分层注浆，进而保证注浆材料充分填充孔隙，防止窜孔。在注浆方案设计中还需要考虑周边环境、地基结构和荷载特性等因素，确保注浆操作的稳妥性。在注浆施工过程中实施科学合理的施工措施，人员经过专业培训，熟悉注浆设备的操作原理和注浆材料的特性，控制好注浆的速度、压力和时间，防止过度注浆导致窜孔，同时还需要根据实际情况灵活调整施工参数，确保注浆的均匀性和充实度，降低窜孔的风险。

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作者简介：龚良成（1972），男，湖南省邵阳县人，本科，水工环高级工程师、注册岩土工程师，研究方向为岩土工程。