浅谈超高层建筑岩土工程勘察

浅谈超高层建筑岩土工程勘察

常勇

江苏省核工业二七二地质大队江苏南京210000

摘要：超高层建筑岩土工程勘察是采用工程地质测绘与调查、勘探、原位测试、室内试验等多种勘察手段和方法，对超高层建筑场地的稳定性、岩土条件、地下水以及它们与工程之间相互关系进行调查研究，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和预测建议。勘察工作范围广、涉及方面众多，本文就其中几点勘察工作进行探讨。

关键词：勘察；软土；水文

一、区域地层地质概貌描述

地层地质概貌是对工程地质条件的整体描述，对于后期的建筑的施工方法的选择以及施工顺序等具有非常重要的指导意义。例如，在一个高层建筑的地质勘察报告中，对于区域地层地质概貌给出了具体的描述，本区地层属江南地层区苏州~长兴小区的江苏部分，场地位于太湖冲湖积平原区，地势平坦，地表水系发育，第四系覆盖层厚度较大，各土层水平向分布较稳定，基底地质构造与水文地质条件较复杂，人类工程活动对地质环境的扰动和作用强烈。地质环境条件复杂程度属中等地区。勘察区域为广阔的冲湖积平原，水系发育，地势平坦，系典型的水网化平原。

二、地基土的分布勘察

地基土的分布特征是整个勘察工作的核心内容，它给处了建筑地基各个土层的土质以及物理指标等，而这些量化的指标对于工程整体施工具有决定性的作用。评价场地工作的重要性特别是评价土体深部取样区域的适用性时不能过分强调其适用性。静压法取样通常将取样器下沉至要求深度进行取样，并每间隔一米进行取样。在许多情况下，静压法取样由于卵石、漂石阻碍不能压入非常坚硬的含砾粘土。土样在钻孔内应尽量少扰动，但级配变坏是很正常的，级配变坏将导致土样分类不够精确。取样孔对于恢复适当尺寸的土样以及观察碎屑岩在卵石、漂石中所占比例来说应该是适当的。因此，详尽且精确的地区描述取样区域以及取样空来说都相当重要，而且还为它们提供了检查土体在钻孔范围以外性质的良机。取样孔也提供了孔壁稳定性的评价以及观察孔壁内水进入时所造成的影响。一位有经验的岩土工程师或工程地质专家应监督取样孔工作以及土样的恢复。因为土样性质为土样敏感性提供了信息，所以取样时土体性质应被密切关注，尤其是水从小颗粒区域迁移到良好级配区域。而且土体在开挖时的条件为其原位条件提供了一个相对精确的评价。

三、软土地基勘察

随着我国高层建筑的快速建设，高层建筑地基稳定性以及变形控制就成为了急需面对的问题。软土问题是确保高层建筑地基稳定性需要解决的首要问题，勘察软土地基则是解决的重要手段。

软土地基勘察应查明的内容包括：（1）软土的成因类型、埋藏条件、分布规律、层理特征、渗透性、水平向与垂直向的均匀性、地表硬壳层的分布与厚度、地下硬土层或基岩的埋深与起伙。（2）软土的固结历史，强度和变形特征随应力水平的变化规律以及结构破坏对强度和变形的影响程度。（3）微地貌形态、暗塘、暗浜、墓穴、填土、古河道的分布范围及埋深。（4）地下水埋藏情况，及其对基础材料、施工安全和周围环境可能造成的影响。

软土地基勘察的要求：勘探点布置宜根据、工程性质、场地类别、勘察阶段、成类型和地基复杂程度确定。当土层变化复杂时，应加密。钻探取样应与原位测试相结合，取样应采用薄壁取上器；原位测试宜采用静力触探、十字板剪切试验。

软土的力学性质参数的测定：按岩土工程类别及勘察阶段采用一种或多种手段测定土的力学参数，这些手段包括室内土工试验、原位测试、间接经验推算、原型观测反分析等。试验土样的初始应力状态、应力变化速率、排水条件和应变条件均应尽可能与工程的实际条件相模拟。故对正常固结的软土应在自重应力下预固结后再作不固结不排水三轴剪切试验。增加了对变形参数的测试要求。变形参数包括：先期固结压力、压缩系数、压缩指数、回弹指数。有关固结问题的有固结系数、有经验时也可用快速固结试验，以便引进先进试验技术，缩短试验周期。

软土地基勘察的技术。（1）静力触探。静力触探可以确定高层建筑软土地基的均匀性，进而确定分层、地基承载力、土体变形模量等强度指标，还能够弥补钻探勘察某些地层所带来的不利影响。（2）螺旋板载荷以及扁板侧胀试验。螺旋板载荷试验可以确定地基承载力，还可以通过扁板侧胀试验确定不排水抗剪强度，在此基础上，结合一定的工程实例和资料，还可以验证这两种测试方法的可靠性。（3）孔压静力触探以及较为常用的应力铲试验方法。孔压静力触探、应力铲试验方法相对于室内测试方法更加便捷，对于那些没有室内试验指标的软土地区，利用孔压静力触探、应力铲试验方法能够方便、快捷、准确的知道当地土层的情况。孔压静力触探因为量测孔压，能够准确划分地层，提高划分土层以及土类的精度，还能够有效解决土工常见问题，为软土地基勘察带来了一些方便，但是其分析的离散性还是比较突出，所以在工程实际应用中应该尽量避免这样的现象发生。

四、超高层建筑岩土工程勘察中的试样采集和地震效应的考虑

超高层建筑岩土工程勘查中，一个难点就是试样的采集以及比重实验参考，试样采集必须按照严格的规范操作要求。因为原样高度达不到和数量上的不足或者密封的不到位原因，导致土中含水量的散失。现实中有很多的勘察单位对于比重的试验并没有充分的重视，大多都是采用以往经验来取估计值，很少进行实际测量。在岩土工程勘察中，这种误差处在可以接受的范围内，但是假如涉及到渗透流稳定研究等相关工程项目的时候，这就会造成严重的影响，甚至会出现很大错误的结论。对于岩土情况的勘察，仍然需要对地震效应进行充分的考虑。一些勘察的单位因为对人力和经济以及其他因素考虑，通常根据以往经验对覆盖层厚度和场地的类别进行判断，给工程抗震的造价带来十分坏的后果。除此之外，在处理地基之后，还要考虑剪切波速和地基土类别是否会发生改变。这在高层建筑岩土的工程评价中很少受到足够的重视程度，建筑单位对于这一点的考虑对于高层建筑的勘察来说十分的重要，必须给予充分重视。

五、水文地质的评析

超高层建筑都会应用到深基坑支护技术，在深基坑支护工程勘察中，需要对水文地质条件做出全面客观的评价分析，这是保证勘察质量的关键。在很多深基坑支护工程勘察中，很多岩土工程勘察分析者都忽视了工程的基础设计和工程实际施工情况，简单做出分析，对地下水对深基坑支护工程的危害认识不够深刻，使得深基坑支护工程存在着基坑坍塌、涌水等质量问题和安全隐患，因此，必须从以下几个方面做出全面分析：

1、首先要根据深基坑支护工程的基础设计和具体施工情况，探究岩土工程勘察中水文地质评析的问题。其次，要重点分析地下水对深基坑支护工程的各种危害性影响，并针对可能出现的涌水，坍塌等质量隐患，准备防治方案。最后，通过做工作，提供准确可靠的水文地质参数，预测在深基坑支护施工中将要遇到的问题和挑战。

2、从深基坑支护工程整体的设计施工考虑分析，首先，地下水对深基坑支护工程的地下部分有腐蚀性作用，必须做好防腐护理措施。其次，对地基的选择必须综合考虑到岩土的软化性、透水性、崩解性和胀缩性等多方面的岩土水理性质。最后，地基基础压缩层范围内存在松散、饱和的粉细砂粉土时，应预测产生地震液化、潜蚀、流砂、管涌的可能性，如果有地下室的设计，必须考虑到地下水对基础的浮力，验算边坡稳定性，验算基坑支护支挡结构的稳定性，评价基坑底板抗突涌稳定性，估算基坑涌水量等。

参考文献：

[1]张宇.超高层建筑岩土工程勘察的应用分析[J].建材发展导向（上），2015年5期.

[2]杨连.岩土工程在超高层建筑勘察中的应用分析[J].科技展望，2014年11期.