高層建筑巖土工程勘察的關(guān)鍵技術(shù)探討

林林琴

(泉州水務(wù)工程建設(shè)集團(tuán)有限公司，福建 泉州 362000)

1 工程概況

擬建工程場地位于泉州市洛江區(qū)萬安街道辦事處塘西十八坎山，與周邊規(guī)劃路網(wǎng)基本平行，其北側(cè)為新城路(已建)、空地，南側(cè)為一期工程(已建)，西側(cè)為宏益路(已建)、其它商業(yè)用地，東側(cè)為空地。擬建萬盛·鳳凰城由廈門上城建筑設(shè)計有限公司負(fù)責(zé)設(shè)計，建筑占地面積11 500.48m2，總建筑面積196 945.64m2，項(xiàng)目設(shè)計場區(qū)地面標(biāo)高控制在31.4至31.6m之間，地坪標(biāo)高則設(shè)計為31.7m。

該項(xiàng)目在進(jìn)行鉆孔之前都需要進(jìn)行貫入實(shí)驗(yàn)(個別鉆孔沒有標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)條件，其總數(shù)>1/2)，并選取72個鉆孔采取巖、土試樣，達(dá)到總孔數(shù)(173孔)的1/3，符合規(guī)范要求。項(xiàng)目決定于2019年03月21日開始進(jìn)行地質(zhì)勘察，為期10天，全程配備15臺GXY-1工程鉆機(jī)輔助施工。在對上部土層進(jìn)行鉆進(jìn)時，主要采取無泵投球取芯技術(shù)；而當(dāng)鉆進(jìn)至強(qiáng)風(fēng)化花崗巖區(qū)域時，則需要轉(zhuǎn)變鉆入技術(shù)，改用雙動雙管取芯法鉆進(jìn)；而當(dāng)鉆進(jìn)至中等風(fēng)化花崗巖區(qū)域的時候，則需要使用金剛石鉆頭進(jìn)行施工，每次進(jìn)尺深度控制在2m以內(nèi)。為了順利開展后續(xù)所有施工操作，施工人員必須開展現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)，提前采樣施工區(qū)域內(nèi)的巖石、土壤以及水，并參照設(shè)計規(guī)定開展場地剪切波速測試。

1.1 場地巖土工程地質(zhì)條件

1.1.1 場地地形、地貌

本項(xiàng)目位于剝蝕殘丘地形區(qū)域，該區(qū)域本為地勢偏低的荒地，因此需要在施工過程中回填一定數(shù)量的碎石、塊石?？辈爝^程中施工場所的開挖工作已經(jīng)進(jìn)行至地下室標(biāo)高，整個地形呈南高北低分布，北部臨近新城路，南部則靠近已經(jīng)建成的一期項(xiàng)目，西側(cè)則靠近宏益路，東側(cè)尚未開發(fā)。勘察得知，該項(xiàng)目施工場所較為平坦開闊，孔口高程最高可達(dá)29.09m，最低則有21.31m，可見孔口高程均值達(dá)到22.15m。

1.1.2 場地各巖土層工程性能及分布特征

參照前期地形勘測得出的結(jié)果可知，項(xiàng)目施工現(xiàn)場巖土層以第四紀(jì)土層為主，基底母巖主要是燕山早期花崗巖?？辈彀l(fā)現(xiàn)，該地區(qū)巖土層自上而下可以分成6層，即殘積土、全風(fēng)化巖、強(qiáng)風(fēng)化巖等，不同的土層的特征以及施工注意事項(xiàng)明顯不同：

(1)填(石)土①(Q4ml)：該項(xiàng)目本就處于地勢較低的荒地處，因而在施工前進(jìn)行回填的時候，殘留了大量的碎石、塊石，受到這一影響該地層又可被細(xì)分為填石①1、素填土①2兩個地層。

(2)粉質(zhì)粘土②(Q4dl)：該土層主要呈灰黃色或淺灰色，質(zhì)地為可塑、硬塑狀，主要構(gòu)成成分是粉粘粒，且內(nèi)部粘粒所占比重較高，土層強(qiáng)度中等，表面有光澤，整體韌性高。然而，該土層力學(xué)強(qiáng)度偏低，工程性能不佳，最終實(shí)驗(yàn)所得擊數(shù)范圍值控制在7至14之間，標(biāo)準(zhǔn)值為10.8擊。

(3)殘積砂質(zhì)粘性土③(Q4el)：該土層主要呈灰黃色、灰白色或黃褐色，其質(zhì)地為硬塑、堅硬狀，其主要是由中粗?；◢弾r風(fēng)化形成，具體成分多為粘土礦物與石英顆粒，內(nèi)部含有一定的云母碎片；

(4)全風(fēng)化花崗巖④(γ52)：該土層主要呈灰黃色、褐黃色或灰白色，土層飽和，質(zhì)地堅硬，主要是由花崗巖風(fēng)化而成，內(nèi)部含有大量的長石、石英、粘土礦物以及一定量的暗色礦物風(fēng)化物，該土層一旦碰水就會徹底瓦解，因此該土層屬于V類土壤，壓縮性能一般，但力學(xué)強(qiáng)度、工程性能等具備顯著優(yōu)勢。

(5)強(qiáng)風(fēng)化花崗巖⑤(γ52)：參照實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及巖層呈現(xiàn)的狀態(tài)可以將其分成兩個亞層。

2 勘探孔的布置與孔深的控制

2.1 勘探孔的布置

綜合考慮勘察任務(wù)、勘察等級、高層建筑的建設(shè)規(guī)模等多項(xiàng)基礎(chǔ)條件合理布設(shè)勘探孔，主要有如下幾點(diǎn)：嚴(yán)格依據(jù)現(xiàn)行勘察規(guī)范布孔，保證位置、數(shù)量、孔的尺寸均達(dá)到要求；勘探孔需具有較強(qiáng)的覆蓋能力，即控制整個建筑場地，以免出現(xiàn)局部勘察數(shù)據(jù)殘缺的情況；提高勘探孔的利用效率，對于可行性研究及初步勘察階段所布設(shè)的勘探孔，除了在兩個階段得到應(yīng)用外，盡可能使其在詳細(xì)勘察階段也可以投入使用，從而提高勘察效率；詳細(xì)勘察時著重考慮建筑的平面形狀和荷載分布，根據(jù)此方面的情況合理布孔，若有濕陷性黃土等特殊地質(zhì)宜設(shè)置適量探井。

2.2 勘探孔的深度

全面收集與施工現(xiàn)場及周邊有關(guān)的勘察資料，根據(jù)其中的信息對現(xiàn)場情況形成初步的認(rèn)識，預(yù)測高層建筑可能采用的基礎(chǔ)型式，或積極與建設(shè)、設(shè)計單位溝通，從中明確可能選用的基礎(chǔ)型式，再根據(jù)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)合理確定孔深；勘探孔需有足夠的深度，即能夠用于查明地層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、評價地基承載性能、覆蓋層厚度等；基坑工程勘察與高層建筑勘察同步進(jìn)行，參照基坑開挖深度，使基坑鉆孔深度至少達(dá)到該值的2倍，根據(jù)實(shí)際需求和所掌握的現(xiàn)場條件適當(dāng)增加孔深，且鉆孔需穿過軟弱土層、飽和砂層。

3 正確選用原位測試方法

隨著行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，巖土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的獲取方法較多，其中原位測試頗為典型，其在難以取得原狀土的地層中具有可行性。例如，采用淺層、深層載荷試驗(yàn)的方式，揭示出巖土承載力、土的基床系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)，利用此類參數(shù)反映現(xiàn)場的地質(zhì)條件。

因此，應(yīng)用原位測試方法具有必要性。高層建筑施工中，應(yīng)兼顧巖土參數(shù)的要求、場地巖土條件、勘察作業(yè)條件等，因地制宜應(yīng)用原位測試方法。具體的可選形式較多，例如標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、淺層及深層載荷試驗(yàn)、波速測試、現(xiàn)場抽水試驗(yàn)等，各自的適用范圍、操作方法以及應(yīng)用效果均有差異，需根據(jù)實(shí)際情況合理選擇，充分發(fā)揮出原位測試方法在揭示地質(zhì)條件方面的應(yīng)用優(yōu)勢[2]。

4 合理安排室內(nèi)試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)具有規(guī)范性，也能夠獲取巖土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，但具體至高層建筑中，因其建筑規(guī)模較大，對試驗(yàn)方法提出更高的要求，在挑選試驗(yàn)方式時需注重對各項(xiàng)影響因素的分析，保證試驗(yàn)方法的可行性，并由專員操作，提升規(guī)范性。若高層建筑的勘察等級為特級或甲級，選取的土試樣的質(zhì)量等級需達(dá)到Ⅰ級，按照規(guī)范對其做三軸壓縮試驗(yàn)。若現(xiàn)場為飽和軟黏性土，則要控制好試驗(yàn)的時間，宜在自重壓力預(yù)固結(jié)后試驗(yàn)。簡言之，高層建筑巖土工程勘察中若選擇的是室內(nèi)試驗(yàn)的方法，則要結(jié)合實(shí)際情況，確定合適的試驗(yàn)項(xiàng)目、操作要點(diǎn)、指標(biāo)用途、計算方法等，在此前提下，增強(qiáng)室內(nèi)試驗(yàn)的針對性和目的性，高效完成勘察工作，得到可用于反映實(shí)際情況的勘察數(shù)據(jù)。

5 精準(zhǔn)把握勘察評價的要點(diǎn)

5.1 場地穩(wěn)定性評價

高層建筑的層數(shù)較多，工程體量較大，若場地缺乏穩(wěn)定性或受損均會造成嚴(yán)重的影響。對此，必須充分考慮現(xiàn)場情況，明確會對地基穩(wěn)定性造成影響的不良地質(zhì)作用，根據(jù)此類影響因素客觀評價地基的穩(wěn)定性，明確場地是否具備建造高層建筑的條件以及不具備作為建造高層建筑條件時的具體原因，或是在該處建造高層建筑過程中以及后續(xù)使用時可能存在的不利因素，經(jīng)過多方位的考慮后得到準(zhǔn)確的評價。例如，對于抗震危險地段或有泥石流等自然災(zāi)害的地段，則整合用于反映地質(zhì)危險性的因素，提醒建設(shè)單位，以免因?yàn)閷ΜF(xiàn)場場地條件認(rèn)識不足而盲目建造高層建筑；對于有活動地裂縫地段，及時與建設(shè)單位溝通，使其形成準(zhǔn)確的認(rèn)識，并提出避讓距離以及有效的措施。

5.2 基礎(chǔ)方案評價

評價內(nèi)容包含現(xiàn)場工程地質(zhì)、水文及周邊環(huán)境，并參考類似高層建筑工程的經(jīng)驗(yàn)判斷基礎(chǔ)型式和持力層的可行性，根據(jù)現(xiàn)場情況提出建議；此外，諸如基礎(chǔ)設(shè)計、巖土參數(shù)的確定也是不容忽視的工作內(nèi)容。無論哪方面的評價，其均要有足夠的針對性，并且評價的內(nèi)容合理、準(zhǔn)確、全面[3]。

5.3 地下水評價

高層建筑基坑施工中常存在地下水的干擾，正確處理地下水是保證基坑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的關(guān)鍵，同時地下水的處理還會對側(cè)向荷載計算造成影響。因此，詳細(xì)勘察地下水，明確其類型、分布范圍以及水量，評價其是否會對高層建筑工程帶來影響，再提出合適的防排水措施，最大限度減小對工程的不良影響。

6 結(jié) 語

在高層建筑的各項(xiàng)工作中，巖土工程勘察為基礎(chǔ)內(nèi)容，其對高層建筑的設(shè)計與施工具有指導(dǎo)作用。本文則提出一些會對巖土工程勘察帶來影響的因素，希望可以給同仁提供參考，以便在后續(xù)的勘察中充分顧及各項(xiàng)關(guān)鍵因素，采取控制措施，持續(xù)提高勘察水平。