论岩土工程勘察中建筑工程基础选型的几点问题阐述

　　摘要：本文结合实际对岩土工程勘察报告中建筑工程的基础类型的相关问题进行了探讨与分析。
　　关键词：岩土工程；基础类型；基础持力层
　　一、前言
　　近年来，随着我国经济建设的迅速发展，岩土工程勘察技术有了长足的进步；改革开放以来引进了不少国外建筑设计施工的新技术、新方法，各类新型的建筑物层出不穷。由于我国地域广阔，不同地区甚至同一地区不同场地的工程地质条件差异很大。加上建筑设计施工新技术、新方法的使用，给建筑工程基础类型选择带来多样化。
　　由于各类新型建筑的出现及建筑工程基础类型选择的多样化。目前，在场地岩土工程勘察中出现了在同一场地中的不同建筑物可采用相同的基础类型；不同类型的建筑物在同一场地中有不同的基础持力层可选择时而可采用不同的基础类型；同类型的建筑物在不同场地的岩土条件下可采用不同的基础类型；相同类型的建筑物在同一场地有多个基础持力层可选择时亦可采用多种不同的基础类型等新情况。
　　但是，不论选择哪种基础类型都涉及到工程的安全性、经济合上的合理性、技术上的可行性等关键性问题。
　　岩土工程勘察报告是场地岩土工程勘察的最终成果文件，是拟建工程的基础设计和施工的工程地质依据。成功的岩土工程勘察报告，工程地质评价应该是正确的；推荐的基础类型应该是工程上安全的、技术上可行的、经济上合理的。岩土工程勘察报告所提供的地质参数和水文参数是较准确的。同时会被设计和业主采用的。工程地质评价及基础类型的选择是场地岩土工程勘察报告的核心和重点，是解决拟建工程基础设计和施工等中心问题的答案。如果工程地质评价或地质参数不准确，基础选型不合理，轻则造成浪费和重大经济损失，重则产生重大安全事故。
　　因此，场地岩土工程勘察中对场地地质环境条件，岩土层特征，不良地质现象，地基稳定性和适宜性，基础类型及岩土参数的选择等问题必须根据地质调查，钻探及现场原位测试和室内测试等勘察资料进行详细分析总结，结合拟建工程的特点等，按现行的国家相关规范规程和社会上现有的建筑施工技术进行综合评价，提供多种适用的基础类型，对不同类型的基础型式的优缺点进行分析比较，并提出一种最优方案供业主及设计部门选择。建筑基础选型既是场地勘察的重点核心，也是勘察报告的精华。
　　在工业与民用建筑，特别是房地产开发中，往往一个建筑群中有多种不同建筑物，如一个住宅小区，既有别墅和多层建筑，又有小高层，甚至高层建筑。因此，场地勘察报告中的基础形式就面临针对各类不相同的建筑物进行多种的选择；有时甚至连基础持力层也有多种不同的选择。而不同的基础类型，岩土工程分析评价的侧重点和应特别注意的问题是有所区别的。根据本人的实践经验和体会，浅谈在工业与民用建筑中常用的几种建筑工程基础类型的特点及评价方法和应特别注意的问题。
　　二、常用的几种建筑工程基础类型
　　1．天然地基浅基础
　　天然地基浅基础是工程建设中最常用的基础类型，是最经济、施工技术方法最简单的基础类型；是工程质量最容易控制和最容易得到保证的基础类型；也是建筑工程首选的基础类型。其一般适用于9层以下、荷载较小且单体占地面积较小的建筑工程。地基勘察中的侧重点应特别注意的问题是：a.地基的稳定性和适宜性；b.不良地质；c.岩土层的均匀性和有无软弱下卧层；d.基础持力层的地基承载力能否满足拟建工程的荷载要求；e.地基沉降是否均匀及地基沉降量、变形能否满足要求；f.基础持力层顶板埋深差异程度及地下水位埋深对施工的影响。
　　采用天然地基浅基础尤为特别要注意的问题是：在花岗岩地区的挖山填沟平整形成的地基勘察中，严格分清原生花岗岩残积土和搬挖新填的花岗岩残积土尤其重要。由于原生花岗岩残积土和挖搬新填的花岗岩残积土十分类似，有时不全面比较分析就很难分辨。如果辨别错误时会出现严重后果。
　　2．预制桩基础
　　预制桩基础是在上部地基岩土层无法满足拟建工程荷载和变形要求的条件下，不能采用天然地基浅基础基础时，且基础持力层埋深较深的条件下常用的基础形式。此类基础适用于中等荷载（20层以下）的建筑。由于预制桩具有易施工、适应地层广、工期短等优点。选用此类基础类型时，在勘察中除了做好常规的地基勘察评价内容工作外，应特别注意分析评价如下两个问题：a.沉桩的可行性评价，即桩要穿过的上部的地层特性评价。当桩要穿过的上部地层有较厚的砂层或有硬壳层时，就要根据砂层的厚度和密实度或硬壳层的厚度和硬度进行具体分析论证评价，在考虑到砂层厚度时还要考虑打（压）桩产生的挤土效应，确定沉桩的可能性。如某小区的H3～H5幢的15层住宅楼。根据地层条件采用预制桩基础，选择（2-7）卵石层作桩尖持力层。但是，打桩时在（2-3）稍密状粉砂层较厚（厚度大于5米）的地段的桩无法穿过该粉砂层。勘察报告中未对该层的沉桩可能性进行评价。其代表性地层特征见图1。想利用（2-3）粉砂层作桩尖持力层时，经过桩的载荷试验，桩沉降无法稳定，且单桩承载力又不能满足设计荷载的要求。业主召开专家会议，研讨（2-3）粉砂层局部无法沉桩原因及其解决的方法。经施工现场观察分析，专家一致认为是由于粉砂较厚，打桩的挤土效应对砂又有挤密作用，使桩周摩阻力增大而使桩无法穿过粉砂层。由于只是局部，不宜变更基础设计，提出解决的方案为：先在桩位用130mm的钻头钻穿该粉细砂后再同孔打桩。相关部门采纳了上述的方案，使无法沉桩的问题全部得到解决。
　　
　　b.当选择硬质中风化岩面作持力层时，应特别注意桩尖持力层的岩面产状。大多数平原的灰岩地区，在其岩面上往往有一层1～5m厚的流塑状的风化残积软土，往下直接就是中风岩。当中风化岩面产状较陡且选用作桩尖持力层时，岩面上覆流塑状的风化软土对桩周无侧压力和摩阻力，容易使桩尖产生位移。同时桩尖在岩面处易产生弯曲并折断。上述地层条件不宜采用预制基础。如某大楼，代表性的局部地层见图2。图中（3-2）为流塑状的风化残积软土（4-1）为中风化灰岩。压桩施工中，发生断桩事故。开始施工的8根桩中有5根桩压到达持力层后，还可继续压下去，又感觉不到桩尖有大的阻力（实际上桩头段已折断）。业主不得不变更基础设计，改用钻孔灌注桩基础。
　　3．伐板基础和箱型基础
　　伐板基础和箱型基础是高层、超高层建筑常用的深基础类型。基础埋深较深，地基开挖深度大。地下室一般为2-4层，埋深一般为9-16米的居多。有些超高层建筑的基础埋深可20多米。此类深基础具有造价高、风险大、施工难的特点。勘察报告必须对其安全性，经济合理性，施工可行性进行透彻的、正确的、全面的论证和评价。使选择的基础类被业主和设计采用。勘察的过程中除查明和评价拟建工程范围内岩土层的类型、结构、分布、深度、厚度、坡度、工程特性和变化规律等，分析和评价地基的稳定性、均匀性和承载力等常规内容外。勘察的侧重点及应注意的问题是：a.查明和评价地下水的埋藏状态及地层的透水性和富水性，强含水层的分布范围。对基坑开挖的涌水量进行试验并预测；为基坑设计和开挖提供水文地质参数。b.岩土层的特征、状态分析评价要准确，报告提供的岩土层的内磨擦角（ф）和凝聚力（C）值要准确，为基坑的设计、开挖和边坡支护提供准确岩土参数。c.对坑底的基础特力层、下卧层及其以上岩土层压缩变形特征进行分析，为地基沉降提供准确的地质参数。d.勘察报告应对提供的基坑开挖和边坡支护方案进行分析论述，确保工程安全。e.分析研究和论述基础施工对周边地区的现有建筑物的影响。如基坑降水对周边地区地面沉降的影响，基坑开挖对周边建筑物基础的影响等。对可能产生的安全问题进行预测并提出合理的处理方案。f.查明和评价不良地质的成因、类型、分布范围、发展趋势和危害程度，提供整治的方案及岩土技术参数的建议。g.确定地基土及地下水在拟建工程施工和使用期间可能产生的变化及其对工程的影响，提出防治措施及建议。
　　4．人工挖孔灌注桩
　　人工挖孔灌注桩具有工程质量易控制，可多桩同时开工作业而工期短，造价较低等优点。以前是深基础中首选基础类型，在福建大量采用。其适用于地基均匀性较差，持力层起伏变化差异大且荷载较大的建筑工程。此类基础类型目前在山区应用较多。可以较好地解决严重不均匀地基的基础设计问题。如最近某市山区挖山填沟的地基，拟建工程为九层。经勘察，在同一幢建筑中，场地基础持力层埋深差异很大。地基的填土层厚度从0.4m～17.6m，为严重不均匀地基，由于在山区，地势较高，无砂层，没有强含水层，地下水贫乏。根据地基条件，为了克服不均匀沉降，勘察报告建议采用人工挖孔灌注桩基础。被设计和业主采用。基础施工顺利，达到了工期短，造价相对较低的目的。
　　人工挖孔灌注桩近年在福建被限制使用。主要是出现了较多的施工安全问题，且大部分安全问题都与勘察资料不详细或不全面有关。勘察的过程中除做好常规勘察内容的工作外，侧重点和应注意的问题如下：a.要查明和评价地层可挖性和井壁的稳定性及其支护条件。b.查明和评价地层的有毒有害气体。预测挖桩中可能出现潜在的安全问题。C.要查明和评价地下水的赋存状态，地层富水性及透水性，强富水层的分布范围。进行必要的水文地质试验，对挖桩施工中的地下水涌水量进行预测。特别是当选择中风化岩作基础特力层时，要十分注意基岩层富水性及透水性。
　　5．沉井基础
　　沉井基础主要用于软土地基的一种地下构筑物的基础类型及桥梁工程在河海中的基础类型。此类深基础在基础施工中采用特殊方法——在井内挖土靠其自重下沉或对井壁四周冲水靠其自重下沉。根据沉井施工的特殊方法，勘察评价的侧重点是：a.查明和评价井下沉范围内土层的特点及其均匀性，特别是有无硬夹层。b.查明和评价沉井施工对周边地基和建筑物的影响。C.查明和评价沉井井底的基础特力层的产状及其平整度。当井底持力层采用岩层时，必须查明和评价岩面的产状及其平整度，防止岩面倾角大而造沉井倾斜而难于纠偏。
　　6．钻冲孔灌注桩基础
　　钻冲孔灌注桩基础具有适用于各类复杂地层，单桩承重荷载大等优点，近年来在高层、超高层建筑及公路铁路桥梁中得到广泛应用。根据桩的受力不同又把钻冲孔灌注桩分为摩擦桩和端承桩。勘察过程中除做好常规勘察内容的工作外，侧重点和应注意的问题如下：a.对成孔的可行性进行评价。地层的稳定性直接影响成孔，桩穿越的地层中有无太厚且易塌的软土或砂砾层，对成孔的可行性进行分析论证评价，指出可能产生塌孔的层位并提出处理的方法。b.查明地下水的分布和状态，对成桩的可行性进行预测。对桩穿越的强透水且厚度大的强富水层及地下迳流的状态进行分析评价，预测地下水对注浆产生的影响，提供可采用的处理方案。如揭阳市的□□特大桥，采用摩擦桩，桩长55～65米。施工的39根桩中有12根发生离析现象，离析的深度均在45～58米段。在42～62米深范围分别有1～２层强富水、强透水的砂卵层，对成桩的影响在勘察报告中未进行预测和评价。省交通厅召开了专家研讨会，通过分析论证专家们一致认为桩离析属地下水引起的，提出了处理方案并被采纳，使桩的离析问题得到解决。C.做好室内外的测试工作，提供准确的桩周岩土摩擦力和桩端承载力参数。当端承桩选用岩石作持力层时，必须查明桩端以下10米范围内有无软弱夹层。
　　三、结束语
　　以上是本人结合拟建工程的特点进行全面的综合分析和比较，选择最优的基础类型供业主和设计部门选用。同时，每种基础类型在勘察评价中都有不同侧重点及应特别注意的问题。所以，建筑工程基础类型的选择问题的讨论对岩土工程勘察有着非常重要的意义。

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