高层建筑中岩土工程勘察若干问题

高层建筑中岩土工程勘察若干问题的探讨摘要：本文根据现代高层建筑的特点，结合笔者工作经验，对岩土工程勘察过程中的几个关键问题和应注意的实际问题进行了

初步的探讨，仅供参考。

关键词：高层建筑；岩土工程；勘察；建议

1引言

近年来，随着社会的快速发展，商业用地的紧张造成对地下空间使用需求的日益增长，如利用建筑地下部分作为停车场、商场等，高层建筑的基础埋深有不断加深的趋势，有资料显示已有基础埋深大于20m的高层建筑。基础埋置深度加大带来最突出的岩土工程问题是基坑支护和施工降水问题加之城市建筑密集并由此引起对周

围建筑安全的影响问题。

2勘察工作量及工作内容安排

2．1钻孔间距问题

gb50021—2001岩土工程勘察规范jgj72—2004高层建筑岩土工程勘察规范规定高层建筑勘探点间距15～35m其包含的意思：间距比一般建筑的要小，且安全等级高的更要小。当然布孔位置也要考虑到拟建建筑物的条件，如在主体建筑角上、电梯井、核心筒部位及荷载和建筑体型变化较大处应有勘探点进行控制。

一般而言，应根据地貌条件在地层结构简单的场地，对于有丰富建筑经验的地区，孔距可放大。成立时间较长的当地勘察队伍，都有相当丰富的区域地质经验。加之高层建筑基础埋深大，地表下

分布比较复杂的土层将被挖除。比如在某一方向布较少孔时，孔距可能超过了35m，再增加一个孔就可满足孔距规定要求，而按地层分布情况又无必要时大可不必墨守成规。

2．2钻孔深度问题

勘察规范规定，当采用箱基或筏基时，控制性勘探孔深度应大于压缩层下限；一般性孔应能控制主要受力层；当采用桩或墩基时，控制孔深度应达压缩层计算深度或在桩尖下1～1．5倍基础底面宽度，一般性孔深度宜进入持力层3～5m。

根据以上规定经过分析，勘探深度实际上由三方面因素决定(按需要进行变形计算考虑)：①基础埋深；②预计桩长；③压缩层厚度。比如我们做过一个高低层连成一体的商务楼工程，基础尺寸72m ×54m，基底压力300kpa基础埋深75m。如果按勘察规范有关条文预估控制孔深应达70m。而实际通过计算55m孔深就满足了要求。尤其当基础形式同时满足其它要求设置时——比如为满足地下设

施的防水等要求将基础连为整体，压缩层深度更不能按基础宽度预估。

笔者根据工作经验认为：应力控制法比较直观、可靠、实用。即自基底或桩端平面算起，算至附加压力等于土层自重压力的10～15％荷载较小、土层较硬、无相邻荷载影响时。可取较大值，荷载较大、土层较软、且有相邻荷载影响时，可取较小值。计算时应注意几个问题：①应考虑地下水的影响如地下水浮力对附加压力的消减，水位以下土层应采用有效重度计算土层的自重应力；②计算桩

端平面以下压缩土层厚度应与具体的布桩方式相结合；③采用复合地基时应考虑加固以后土体对应力扩散的影响；④宜按建筑平面中心位置处的应力确定。另外大量计算表明对筏基或箱基而言垤缩层厚度一般不会超过2倍的基础宽度。简言之．勘探点深度可大略表示如下：

天然地基：控制性孔深(m)=基础埋深+地基压缩层厚度。

一般性孔深(m)：基础埋深+0．7b(并小于2／3压缩层厚度)。

桩基：控制性孔深(m)=基础埋深+预计桩长+桩端平面下压缩层厚度。

一般性孔深(m)=基础埋深+预计桩长+5。

另外当场地或场地附近没有可信资料时，至少要有一个钻孔满足地震场地划分对覆盖层勘察的要求。

3岩土工程评价

3．1基坑支护及施工降水

应该注意的是，一般高层建筑大都建于城区繁华地段，周边建筑密度大，环境复杂。因此，收集基坑周边场地岩土工程资料，邻近建筑物基础型式、埋深、上部结构现状，周边地下管线分布等等对基坑支护方案的确定有决定性作用。

针对基坑开挖及支护，宜根据开挖深度及预估的场地岩土1程条件，在开挖边界外至开挖深度的1～2倍范围内布置勘探点，土质条件好可取小值反之可取大值。勘探点布置可兼顾考虑且孔深不必大。针对施工降水，首先应掌握场区所在地段区域性水文地质背

景资料，必要时应进行水文地质勘察。

3．2不均匀地基的稳定性验算和加固处理措施

3．2．1不均匀地基的稳定性计算

对于地基持力层跨越不同地质单元，揭露土层坡度大于10％，地基不均匀系数大于界限值的不均匀地基，除应按有关规范要求进行建筑物的沉降、差异沉降、倾斜等特征分析外，显得空洞，设计人员无所适从，笔者依据多年从事岩土工程勘察工作经验作一简略概况。

terzaghi等国外学者根据地基整体破坏原理，运用刚体平衡理论，假设塑性区展开深度为1／3或1／4的基础宽度进行地基承载力分析，这对地基整体稳定分析有极为重要的意义，地基规范建议地基稳定性分析采用圆弧法进行验算，即最危险的滑动面上诸力对滑动中心所产生的抗滑力矩mr与滑动力矩ms应符合下式：k=mr∕ms≥1．2

根据其稳定安全系数可按下式计算：

k=r(wicositani+cjjj)(p－pc)bx+hz

式中：p－pc——基底附加压力平均值；

x——附加压力重心到滑弧圆心的水平距离；

wj——土条重量；

lj——土条内滑弧长度；

h——水平外力；

ci——土的抗剪强度；

r——圆弧半径。

运用该式进行整体稳定性计算时，仅适用于偏心荷载的建筑物，其关键是滑弧深度的确定，滑弧深度确定了其地基土整体破坏范围也就确定了，根据多项工程地基土圆弧滑动稳定性验算及塑性区展形范围，认为基础外角点底面以下1／4基础宽度范围深度内，且该点与地面的连线呈45°夹角的验算范围可满足建筑物使用要求。或采用增强滑带土抗剪强度的办法重新验算地基稳定性安全系数。

3．2．2不均匀地基加固处理措施

由于不均匀地基的地基岩土在纵向和横向上物理力学性质均有不同程度的差异，地基反力的集中现象比均匀地基更为明显，基础设计若不采取某些措施，易给建筑物埋下安全隐患，对于此类地基基础设计除应沿基础纵横向而设分布钢筋外，一般情况下，岩土工程师还应建议采取如下地基处理措施；

(1)对于建造于不均地基土上的建筑物基础应加大基础刚度；

(2)高层建筑主楼和裙楼应尽量避免采用不同的基础型式；

(3)高层钢筋混凝土结构的房屋独立柱基应沿基础纵横两个主

轴方向设置系梁，特别是结构荷载差异明显的柱基或埋深差较大的桩基；

(4)对于桩基应设置桩帽(单桩)或桩承台(多桩)且沿纵横丰轴

方向设置系梁；特别是桩底持力层差异较大的桩基础；

(5)对于设置于不均匀地基岩土上的桩基础，其桩顶和桩底应设置不小于1m的箍筋加密区，若采用预制桩应采用高强预应力管桩。