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高层建筑岩土工程勘察工作研究

 摘要:随着我国城镇化建设加快,高层建筑逐渐增多。相比传统民用建筑,高层建筑在基础设计、施工上遇到的问题及技术要求逐渐增加,要确保建筑主体的安全稳固,需要事先做好高层建筑岩土工程勘察工作,严格遵循相应的技术标准。文章就高层建筑岩土工程勘察工作的影响因素、要点以及相关思考进行论述分析。

关键词:高层建筑;岩土工程勘察;影响因素

1岩土工程勘察工作概述

1.1岩土工程勘察含义及作用

岩土工程勘察是一项根据工程建设需要,借助必要的仪器设备和勘察手段、方法对建设场地的地质和环境特征、岩土工程条件、地下水等进行勘测,将勘察得到的信息进行综合整理、分析研究后汇编成勘察文件的工程活动。岩土工程勘察工作应在建设工程的基础设计、施工前展开,目的是为基础设计、施工方案的选择提供可靠的地质资料和建议。从具体层面上看,岩土工程勘察通过对建设工程场地稳定性、地基稳定性、地基岩土条件、地下水以及它们与工程之间的相互关系的调查、分析、研究,可以给工程基础设计、施工提出相应建议和确定设计计算岩土参数。此外,经岩土工程勘察而得出的岩土信息参数和建议,对提高建设工程基础设计、施工质量,监督施工过程规范化、标准化具有指导作用,同时也可为基础设计、施工提供质量层面的指导和参考,从而有效降低基础施工成本,确保建设工程达成施工质量与施工安全的平衡。

1.2现阶段岩土工程勘察实施现状

岩土工程勘察需要严格的质量保障,确保勘察工作与地基基础施工保持良好衔接。从当前岩土工程勘察实施现状看,主要问题表现在勘察成果应用效果不高、勘察水平及质量参差不齐等方面。问题产生的主要原因有两个方面:(1)岩土工程勘察工作是为设计、施工服务的,勘察单位应该与建设、设计、施工单位保持密切协作和交流,充分了解他们对勘察工作的要求和期望,但当前勘察、建设、设计、施工单位在岩土工程勘察资料的获取及应用上并未充分共享,彼此之间交流少、协作性差,勘察成果应用效果不高;(2)岩土工程勘察工作缺乏事先的工作提纲引导,勘察针对性不强,容易使勘察工作陷入无序状态,导致盲目勘察或勘察深度达不到要求。

2高层建筑岩土勘察工作成效的主要影响因素

2.1对高层建筑岩土工程勘察工作未给予充分重视

高层建筑建设中,建设单位及施工单位通常将关注焦点放在施工进度及施工成本控制上,对基础工程及必要的岩土工程勘察工作没有充分重视。受此影响,建设、施工单位往往将高层建筑建设重点集中于施工过程物料管理及进度管控上,对起到保障作用的岩土工程没有深入剖析,进而导致岩土工程勘察工作失于规范,给后续主体施工带来不利影响。从勘察工作实践看,一些高层建筑项目的建设单位将工程勘察工作交由勘察单位后,未及时对勘察过程进行跟踪,对勘察疏漏项做不到及时发现和封堵,勘察工作缺乏针对性,很大程度上干扰了高层建筑岩土工程勘察工作的精度,制约了岩土工程勘察工作的实效。

2.2高层建筑岩土工程勘察工作过于随意

为了赶工期,有的勘察单位在还没有充分了解高层建筑特点、明确勘察任务要求,甚至没有编制勘察大纲的情况下,就随便叫几个工人,组织几台钻机进场施工。高层建筑岩土工程勘察工作未得到充分重视,各项勘察工作在实施中流露出较强的随意性,极大影响了勘察质量及精度。此外,有的勘察单位对勘察成果的综合分析过于随意,提交的勘察成果报告要么内容不全、缺乏针对性,要么提供的各项岩土参数指标不符合技术规范或与当地经验差异较大,无法满足设计需要,对后续的基础设计、施工造成阻碍。

3高层建筑岩土工程勘察工作过程中的关键节点

3.1合理布置勘探孔及控制孔深

(1)勘探孔的布置。高层建筑岩土工程勘察的勘探孔布置应根据勘察任务要求、勘察等级、场地条件、建筑总平布置、高层建筑规模和结构特征及勘察阶段等进行。布孔时,应把握如下要点:第一,勘探孔的布置应与现行勘察规范中相应的勘察阶段布孔规定相符;第二,勘探孔的布置应能控制整个建筑场地,用最合理的勘探孔数达到勘察技术要求;第三,在可行性研究及初步勘察阶段布置的勘探孔,应考虑在详细勘察阶段也能利用;第四,在详细勘察阶段,应根据高层建筑的平面形状、荷载分布情况布置勘探孔,在形状不规则或荷载差异较大地段,应有勘探孔控制,对湿陷性黄土、膨胀土、红黏土等特殊性岩土应布置适量探井;第五,对高层建筑群,应充分考虑相邻高层建筑钻孔的相互利用,以减少勘探孔数量。(2)勘探孔深度控制。勘探钻孔的目的是通过钻探取芯鉴别、取样试验、孔内原位测试、水位量测等,以查明地基岩土层的类型、成因、分布范围、工程特性,以及查明地下水的埋藏条件、类型、水位变化等,为分析评价地基的稳定性、均匀性、承载力,确定基础型式、基础持力层,提供岩土设计参数最直接的第一手资料。在确定勘探孔深度时,应把握如下要点:第一,应事先搜集场地及邻近场地已有的勘察资料,通过分析研究,预测高层建筑可能选用的基础型式及持力层或事先与建设、设计单位沟通,了解他们选用基础型式的意向,然后根据可能选用的基础型式及持力层和场地地层,结合相关规范规定确定孔深;第二,勘探孔深度应能满足查明地层结构、评价场地稳定性、确定地基承载力和覆盖层厚度、进行变形计算等所需的深度要求;第三,高层建筑地下往往设置有地下室,基坑工程勘察应与高层建筑勘察同步进行,基坑钻孔深度不宜小于基坑开挖深度的2倍,且应穿过软弱土层及饱和砂层。

3.2选择适宜的原位测试方法

原位测试是获取岩土层物理力学性质指标的重要手段之一,特别是在难以取得原状土样的地层更能发挥出它的优势,能提供较准确的有关参数供设计使用,如通过浅层、深层载荷试验可确定岩土承载力、天然地基和复合地基的变形模量、计算土的基床系数等。因此,在进行高层建筑岩土工程勘察时,应根据设计对岩、土、水参数的要求、工程计算分析的需要、场地岩土条件、地区经验、勘察施工条件等有针对性地选择适宜的原位测试方法。常用的原位测试方法有标准贯入试验、圆锥动力触探试验、静力触探试验、十字板剪切试验、浅层及深层载荷试验、旁压试验、现场剪切试验、波速测试、场地微振动测试和现场抽(注)水试验等。

3.3选择适宜的室内试验项目及试验方法

室内试验也是获取岩土层物理力学性质指标的重要手段之一,但有别于一般工程的勘察,高层建筑勘察对室内试验项目及试验方法有更严格和更高的要求,选用试验方法时需考虑的因素更多、更苛刻。如勘察等级为特级或甲级的高层建筑勘察,对地基承载力计算所需的抗剪强度试验,应采用质量等级为I级的土试样进行三轴压缩试验。对饱和软黏性土,应对试样在有效自重压力预固结后再进行试验,经过预压固结的地基,可根据其固结程度采用固结不排水剪。因此,高层建筑岩土工程勘察中的室内试验项目及试验方法应根据工程要求、岩土试样的原位应力状态、指标用途、计算方法等综合确定,使试验项目和试验方法有明确的目的性和针对性,并尽可能与工程实际一致。

3.4把握高层建筑岩土工程勘察评价的相关要点

对于高层建筑岩土工程勘察评价,需注意如下要点:(1)场地稳定性评价。高层建筑不仅层数高,而且涉及面广,其破坏后果往往是很严重的。因此,应在充分查明影响场地稳定性的不良地质作用的基础上,对场地的稳定性进行评价,即经过勘察后,对场地能不能建造高层建筑,不能建造又是什么原因,影响建造高层建筑的不利因素有哪些,有何处理方法和措施建议等均应作出正确的评价结论。如对抗震危险地段或经论证属于崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害发育的危险地段,应提醒建设单位不应在这些危险地段建造高层建筑;对抗震不利地段或存在有活动地裂缝地段,应提出避让距离及采取的措施等。(2)基础方案分析评价。基础方案分析评价是岩土工程师在掌握场地的工程地质、水文地质及周边环境条件,了解工程结构类型、特点、荷载及变形要求,结合工程经验的基础上,对高层建筑的基础型式和持力层进行分析,并提出建议,当然也应包括基础设计、施工所需的岩土参数。这是设计比较关注的焦点之一。基础方案分析评价应有针对性,且评价合理、正确,建议可行。(3)地下水评价。高层建筑往往设置有地下室,而其基坑的开挖、支护又不得不涉及地下水问题,地下水能否处理得当,是支护结构设计成功的基本条件,是影响侧向荷载计算和地下室抗浮设计的重要指标,同时地下水也是影响基坑施工安全的重要因素之一。因此,应查明场地水文地质条件、地下水的性质,对地下水对工程建设可能带来的影响进行分析,提出治理措施和建议,提出合理的地下室抗浮设防水位建议。

4有效提高高层建筑岩土工程勘察工作成效的思考

(1)勘察前应取得建设单位或设计单位出具的勘察任务书委托书和勘察技术要求(含建筑总平图、工程的结构类型、特点、荷载及变形要求、整平标高等),对高层建筑岩土工程勘察工作的范围、勘察内容加以界定,明确勘察需要解决的岩土工程问题和勘察重点。(2)高层建筑岩土工程勘察工作往往项目繁多,技术难度大,任务量大,时间紧,场地施工条件复杂,为保质保量按期完成勘察任务,需在勘察工作开展前,对勘察工作进行策划、编制勘察工作大纲,对勘察工作布置、拟采用的勘察手段方法、需重点解决的岩土技术问题、人员及设备配置、工期安排、质量和安全保障措施、勘察过程中可能遇到的问题及解决方案等作出详尽安排,并在勘察工作开展前对所有施工人员进行技术、安全交底,使之完全清楚勘察的任务要求。(3)领导重视,员工积极参与,形成人人讲质量、抓质量的良好氛围。(4)勘察过程中,实行事前指导、事中监督检查、事后验收的过程管理方法。(5)建立完善的勘察质量管理体系,并按国家规定实行项目负责人勘察质量终身负责制。(6)加强内外部勘察技术交流,努力提高勘察水平。

5结束语

随着高层建筑工程趋于增多,如何确保高层建筑主体结构的安全及稳定就愈显重要。高层建筑岩土工程勘察作为工程设计、施工的先行官,应围绕工程设计、施工实际和工程特点开展勘察工作,制定科学合理的勘察方案,把握高层建筑岩土工程勘察的关键节点和工作要点,为工程设计、施工提供合理可靠的勘察资料,同时应认真总结勘察经验,不断完善勘察方式方法,以确保高层建筑岩土工程勘察工作顺利开展。

参考文献:

[1]倪浔.复杂地质条件下的岩土工程勘察方法研究[J].工程技术研究,2019,4(17):91-92.

[2]蔡燕娟.高层住宅建筑地基基础的岩土工程勘察[J].住宅与房地产,2018(25):158.

[3]JGJ/T72—2017,高层建筑岩土工程勘察标准[S].

 

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