高层建筑地基基础的综合勘察方法应用

高层建筑地基基础的综合勘察方法应用

方李

武汉市勘察设计有限公司湖北武汉430022

【摘要】高层建筑上部结构荷载大，基础埋置深，对地基基础要求较高。勘察是地基基础设计的基础，所以要充分利用勘察手段为地基基础设计提供有效的依据。本文对常用勘察方法及综合勘察方法应用进行了探讨。

【关键词】综合勘察；地基；基础；高层建筑

高层建筑空间利用率高，节约土地资源，然而高层建筑上部结构荷载大，基础埋置深，比多层和低层建筑对地基基础的要求更高。勘察工作是地基基础设计的基础，也是上部结构设计的重要依据，为了保证勘察质量就需要利用好各种勘察手段。随着勘察技术的发展，勘察方法越来越丰富，但要充分发挥各种方法的作用并非轻而易举，尤其是复杂地质条件下勘察技术的选择更为关键。综合勘察就是在传统勘察手段（钻探、取土、土工试验等）的基础上结合各种物探技术，以实现取长补短、相互验证，并且更高效、更准确地揭示地层结构、不良地质作用及其危害程度的目的。因此，本文对综合勘察方法在高层建筑地基基础设计中的应用进行了探讨。

1高层建筑地基基础勘察中的常用方法与选择

1.1工程测量与地质调查

对于高层建筑地基基础的勘察，一般要求进行工程地质测绘和调查，以查明现场地层、岩性、地貌、构造、水文地质、不良地质作用，从而为项目选址、勘察布置提供依据。除了现场踏勘和常规测量以外，应用城市地理信息系统（GIS）可提高工作效率。工程测绘初勘应达到1：2000～1：10000的精度，详勘要达到1：500～1：2000的精度，对于地质条件复杂的情况，精度还应再提高。

1.2钻探

钻探是岩土工程勘察中使用最广泛的一种方法，可用于鉴别土层、取样、进行原位测试（如标贯试验、静力触探、动力触探、旁压试验、十字板剪切试验等）、波速试验等。钻探应根据地层选择适当的钻进方法，《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001/2009年版）表9.2.1对此有详细规定。但同一种钻进方法可选择不同的钻机，从施工成本、运输角度可选择轻便的钻机，但从适应性和工作效率考虑宜采用汽车钻机。在软土层和松散层中钻进，应采用套管钻进，并应结合土层选择适宜的取样器，如湿陷性黄土应采用120mm无衬薄壁取土器，地下水位以下取土应采用110mm水下薄壁取土器[1]。

1.3井探

探井可直接观察地层特征，并且取出原状土样，主要用于地下水位以上且土层稳定的场合，如黄土地区可以人工掘井方式采取原状土样。探井以圆形断面为宜，侧壁稳定性较好。

1.4原位测试

原位测试项目种类较多，一般应根据地层特征和地区经验选择适宜的类型，例如静力触探和旁压试验常用于软土地区，标准贯入试验常用于沙性土或粉土，超重型动力触探可用于承载力高的卵石土层等。原位测试数据应与室内试验数据进行对比，以判断其可靠性。不同项目的试验目的，《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72-2004）表7.0.3有详细的规定。

1.5物探

物探是近年来应用渐广的一种勘探技术，在地质条件复杂以及地下分布有岩溶、空洞、管线时具有很高的效率，而这正是传统钻探、原位测试等手段不及之处。但物探也有地质现象多解性、易受环境影响方面的不足，所以目前只能作为传统勘察方法的有益补充，而不能作为独立的勘探手段进行应用[2]。物探方法也很多，主要包括电法勘探、电磁法勘探、地震勘探、声波探测、层析成像、综合测井等项目。目前，用于高层建筑地基基础勘察的物探方法有电阻率法、高密度电阻率法、地质雷达、场地剪切波测试、声波测井、钻孔超声波测试、地脉动试验、瞬态面波勘探等。

1.6室内土工试验

除常规土工试验（如土石的物理性质指标、土石的力学性质指标）以外，还应根据土石特征进行其他一些试验，例如黄土地区应进行固结快剪试验、静三轴不固结不排水试验、高压固结试验等。

1.7地下水探测与试验

高层建筑埋深大，地下水对基础有明显的影响，计算抗浮设防水位也要用到地下水探测资料，一般应通过地下水长期观测资料、抽水试验以及现场埋设的孔隙水压力计获得相关数据，此外还要取水样测定水的腐蚀性。

2高层建筑地基基础综合勘察方法的应用

2.1工程概况

某工程为商业、住宅、办公为一体的大型综合建筑群，总占地面积逾5万m2，由5栋塔楼及裙楼组成，塔楼高度约30层，裙楼6层以下，地下部分2～3层。上部结构为钢框架-钢筋混凝土结构，下部为大底盘筏板基础，基础埋深10～12.5m。塔楼和裙楼基底平均压力最大分别为520kPa和150kPa。地震设防烈度为7度，基本地震加速度值为0.10g。

2.2勘察难点分析

该项目周边环境比较复杂，而且采用大底盘基础，基坑开挖面积和深度都较大，所以地基基础受力复杂，勘察难度较大。建筑物沉降特征、基坑支护方案都有一定难度，对地基土的参数要求较高。

2.3勘察方案

根据本项目特点，按照结构形式、柱网间距、上部刚度、基础型式、地质条件、变形规律及相邻场区地质条件布置勘探点。勘探手段以钻探为主，同时结合原位测试、室内试验、物探技术、简易水文观测和抽水试验。原位测试采用标贯试验、圆锥动力触探试验、扁铲侧胀试验、深层载荷试验和单孔波速试验，物探技术采用钻孔超声波测试、场地微震试验、场地剪切波测试。室内试验项目有常规物理、力学试验以及固结试验、三轴压缩试验等。

2.4场地地质条件

场地属冲洪积地貌，地势大致平整，地质构造稳定，无断裂层带和活动性构造。观测期间地下水埋深平均11.5m，抽水试验表明为减少基坑涌水量，应适当降低水位。地层主要由杂填土、粉质黏土、粉土夹砂、卵石土等组成。

2.5场地效应分析

野外调查表明，场地及周边无不良地质作用，所以适合工程建设。根据地质资料与现场勘察结果，本项目场地稳定。覆盖层厚度为51.5～53.0m，根据剪切波速试验和场地微震试验结果，除少部分区域为抗震一般地段，其余大部分为抗震有利地段，其中粉土夹粉砂层处于饱和区，按GB50021规定可不进行判别。

2.6地基基础方案

地表最上一层杂填土厚度不足3m，可全部挖除。粉质黏土和粉土夹砂层承载力分别只有300kPa和320kPa，直接采用天然地基可能有一些问题，主要是通过规范法和数值模拟运算，北部建筑有一定沉降量，其他区域沉降量很小，也就是存在差异沉降，因此采用天然地基要考虑对筏板进行加强，但这样一来将显著提高工程造价，所以建议采用复合地基或桩基方案。采用复合地基可采用CFG桩，并以粉土夹砂层作为持力层，采用复合地基处理后要求550kPa。而采用桩基，可采用卵石土为持力层，其地基承载力特征值570kPa，桩基方案可采用预应力管桩、钻孔灌注桩或旋挖桩，其中预应力管桩更适宜。再比较预应力管桩与CFG桩复合地基，后者成本更低，所以推荐采用CFG桩复合地基。

3结语

岩土工程勘察是一个系统工程，应结合项目场地情况选择适宜的勘察方法，从而为基础地基设计提供可靠的依据。然而不同地区的地质条件变化很大，在进行地基基础设计时，除了要结合地区经验，还应结合具体工程情况选择适当的方案。

参考文献：

[1]王一兵.黄土地区超高层建筑岩土工程勘察要点[J].西部探矿工程，2014（4）：10-12.

[2]占文锋，王强，贺学海.综合物探技术在跨地铁建筑场地地基勘察中的应用[J].施工技术，2015，44（7）：55-59.