探讨高层建筑工程中的岩土勘察

　　摘要:本文作者结合实际工程,对高层建筑工程中的岩土勘察作了探讨,供相关人员参考.

　　关键词: 高层建筑,岩土勘察,探讨

　　1 　工程概况

　　某工程由主楼、裙楼、酒店及其附属设施组成。其中主楼地上48层，高度168m，基础埋深12m，筒体—框架结构，基底压力1100kPa。裙楼与酒店4层～8层，高度12m～24m，基础埋深6m ，框架结构,基底压力80kPa～150kPa，总建筑面积80900m2。

　　由于该工程为高层建筑，岩土工程勘察工作除了搞清一般高层建筑工程勘察规定的要求外，还需重点解决以下几个问题：

　　(1)要求野外钻探时进行全断面采芯，以便对地基基础设计方案进行多方面论证分析。

　　(2) 采用桩基时,应提出合理的桩基方案，预估单桩承载力及群桩视为实体基础时承载力和沉降计算。

　　(3) 对上部结构和地基基础设计、施工中应注意的问题提出建议，必要时提出深基坑开挖的支护方案。

　　(4) 判断基坑开挖降低地下水的可能性和对已有建筑的影响。

　　2 　勘察工作的布置

　　2.1 勘探点的布置

　　该工程勘察时，对主楼地段共布勘探点5个，深度90m～110m(考虑桩基下沉降计算深度和进行时程分析确定的假基岩面深度) ，原位测试手段有标准贯入试验(3点、每点深度要求达到80m) ，静探(4点、每点深度30m) ，波速试验(3点、深度100 m～110m) ，常时微振动(3点) 。 对于裙楼、酒店地段共布勘探点17个，其深度15m～25m，原位测试手段主要有标贯、静探、波速。抽水试验，主楼和酒店各布一深度为30m和15m的抽水井，在垂直和平行地下水流向上布置了6个观测孔，深度分别为15m～25m。

　　2.2　室内试验

　　除一般常规试验外，为了计算地基承载力、验算边坡稳定性和支护设计等的需要，选做了直剪(快)和静三轴试验(不固结不排水) 、固结不排水试验;为提供抗震动参数，按不同时代、不同岩性进行了动三轴试验;为了解地基土的应力历史选做了高压固结试验。

　　3 　场地工程地质条件

　　场地处于河西岸I级阶地，场地堆积物呈较明显的水进沉积的韵律旋回，据此把本场地第四系地层划分为22层，具体划分如下;

　　3.1 　第四系全新统冲积地层( Q4)

　　底部埋深在地表下15m左右，分两个层次，上部：第(1)层松散的人工填土及(2)层稍密的粉土，埋深在0～5.0m。下部：第(3)层～ (5)层，地基土由褐黄色、饱和的粉土、粉质粘土及稍密的砂土交互出现，埋深在5.0m～15.0m。

　　3.2　第四系上更新统冲洪地层( Q3)

　　底部埋深在地表下65m左右，分三个层次，上部：第(6)层～ (8)层，由灰褐色的粉质粘土、粉土与薄层中密砂土交互出现，埋深在15.0m～33.0m。中部：第(9)层～ (11)层，由褐黄～褐红色粉质粘土、粉土与中密～密实砂土交互出现，埋深在33.0m～40.0m。下部;第(12)层～ (14)层，由褐灰～褐红色的粉土、粉质粘土与密实砂土交互出现，埋深在40.0m～65.0m。

　　3.3　第四系中更新统冲积地层( Q2)

　　底部埋深在地表下65m之下至终孔深度，分两个层次，上部：第(15)层～ (19)层，由褐黄～黄色的低压缩性粉质粘土、密实的砂土组成，埋深在65.0m～94.0m。下部:第(20)层～ (22)层,由密实的砂卵石层夹棕褐色坚硬的粉质粘土组成，埋深在94.0m～110.0m。

　　4 　地基与基础方案分析

　　4.1　天然地基方案的可行性分析

　　主楼基础埋深12m，其基础底面将位于第(5)层粉质粘土上，裙楼与酒店埋深6m，酒店基础埋深将位于第(3)层粉质粘土上，局部地段位于第(2)层粉土与第(3)层粉质粘土的交界部位。为此下面采用三种不同的计算方法，分别对上述三地段采用天然地基方案的可行性作较详细的分析与计算，计算结果见表1：

　　4.2　桩基方案的论证分析

　　由上述分析可知，主楼采用天然地基不可行，考虑到该建筑层数多、荷载大、稳定性要求严格及对地基的不均匀沉降也很敏感，经分析排除了预制桩和扩底墩等桩基方案，建议采用大直径钻孔灌注桩，提出了主楼桩基按不同的桩径(0.8m、1.0m 及1.2m) 、桩长及考虑桩基施工工艺按正方型布桩，桩距按3D 、桩端持力层宜选择在第(15)层及其之下土层进行的单桩承载力估算及复合桩基竖向承载力设计值的验算，同时还对建议的桩基方案提出了群桩持力层强度、沉降及倾斜值等参数。

　　4.2.1单桩承载力的估算及复合基桩竖向承载力设计值验算见表2 、表3。

　　4.2.2　建议的桩基方案

　　综合考虑施工难度、桩长及地层特点，选桩径为0.8m、桩长56m 、按正方形满堂布桩，桩的中心距为3d，桩端置于第(15)层粉质粘土较为适宜。

　　4.2.3 群桩桩端持力层强度验算

　　群桩承载力按桩顶承台应力θ/ 4 扩散的计算办法应满足F + G′/ A ≤ f，

　　式中：F ——— 作用于桩基上的竖向荷载设计值，

　　G′———实体基础自重，

         A ——— 实体基础底面积，

         f ——— 桩尖平面处地基承载力设计值。经计算θ= 18.8°，

　　F =1320000 ， G′= 1383069.6 kN ， A= 1954.35 m2 ，按规范(JGJ94—94)计算f=1664 kPa，把数值代入F + G′/ A=1383 kPa < f=1664 kPa，满足要求。

　　4.2.4 桩基沉降计算

　　桩基沉降分析：按照JGJ 94—94 桩基规范要求，把群桩视为实体基础采用等效作用分层总和法计算主楼各点沉降，知其最大倾斜值为0.00026 ，小于桩基变形值0.0015。

　　5 　基坑开挖与支护问题

　　应用泰勒图解法计算本场地垂直开挖的稳定坡高为2.3m ,再者从钻探过程中深度2.5m 之下普遍出现缩孔、塌孔现象，故开挖时需考虑放坡或者做好坑壁支护。对于裙楼及酒店地段,基坑深度6m ，场地周围比较开阔可采用天然放坡。主楼地段基坑深达12m ，经综合分析各支护方案的利弊，认为本工程宜采用悬臂灌注桩支护，具体来说，基坑上部5m采用放坡，坡底离开基坑边的距离a≥5m;基坑下部7m采用悬臂灌注桩支护，见图1。经计算支护桩长20m ,入土深度25m ,最大弯矩M=777KN·m

　　6 　结语

　　6.1 　本工程勘察对野外钻探给予了高度重视，对搞清地层结构、地基土的均匀性和岩土工程分析评价起了重要作用。

　　6.2 　本工程对桩基评价尤为重要，本次勘察除提供准确的桩基参数外，对采用桩基方案进行了分析和论证。但由于超高层建筑及超长桩承载力计算方面，目前当地积累经验不多,本工程所提参数尚需进行试桩验证。

　　6.3 　本次悬臂灌注桩支护的设计仅是初步分析，未考虑将来具体开挖的施工组织设计情况，同时主楼工程桩打设前后，降低地下水位都会使地基土的C 、φ值发生变化，因而计算支护桩的侧向土压力也会产生变化，因此基坑支护需做进一步的专门设计。

　　6.4 　本次勘察工作在实地抽水试验、降水方案及对相邻建筑的影响等方面都做了较详细的论述，限于篇幅，在此不予赘述。

　　参考文献：

　　1、GB50021-2001《岩土工程勘察规范》[s]

　　2、龚晓南.高等土力学[m]浙江：浙江大学出版社，1990

《探讨高层建筑工程中的岩土勘察》

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