高层建筑地基岩土工程勘察

摘 要：岩土工程勘察对象是建筑工程的建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件,其成果质量将直接影响到对地基持力层及基础形式的选择.本文结合高层建筑地基岩土工程勘察实例,就场地的稳定性及适宜性进行评价,确立了经济合理的地基基础方案,对类似的岩土工程勘察提供一定的参考价值.

关 键 词：岩土工程勘察；稳定性；适宜性；地基基础选型；岩土参数

岩土工程勘察是工程建设的一项基础性工作,其勘察的分析与评价工作尤为重要.随着城市建设的高速发展,众多高层建筑工程项目不断兴建,这势必要求建筑物地基岩土工程勘察的工作跟上整个工程的发展,以满足工程建筑设计、施工、监测与使用的需要,保证建筑物基础与结构的安全稳定.本文以某高层建筑工程为例,就高层建筑地基岩土工程勘察进行了探讨分析.

1工程概况

本建筑工程分2层、3层、6层和27层,其中2～6层为框架结构,27层为框剪结构.设有1层地下室,室外设计标高为5.80m,地下室板底埋深约5.50m.本工程属于基础位于地下水位以下工程,场地等级为乙级；本场地岩土种类较多,性质变化较大,且不均匀,故地基复杂程度等级为乙级,根据以上条件,划分岩土工程勘察等级为乙级.

2地质情况

场地拆迁后地势较平坦,高差不大,绝对标高5.48m～6.22m.本场地的含水层主要为杂填土和圆砾层①,地下水类型分别为上层滞水和潜水.勘察时测得上层滞水的初见水位距自然地面0.60m～2.00m左右,稳定水位距自然地面0.60m～3.40m；测得圆砾层①中潜水的初见水位与稳定水位基本相同,即距自然地面7.20m～8.50m左右.

3天然地基岩土设计参数

依据场地地层条件和原位测试、土工试验等数据综合分析,查阅《建筑地基基础设计规范》GBJ50007-2002及《建筑地基基础技术规范》DB21/907-2005相关内容提出天然地基岩土设计参数,见表1.

表1岩土承载力特征值

4场地的稳定性及适宜性评价

4.1场地的地震效应

据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）,该地区抗震设防烈度为7度,地震加速度值为0.15g,设计地震分组为第一组,建筑结构的特征周期为0.35s.对本场地进行地基土剪切波速测试（2点）,如图1所示,本建筑场地覆盖层厚度按剪切波速大于500m/s的土层顶面距离确定.通过统计,杂填土的平均波速Vs等于123.7m/s～134.2m/s,为软弱土；粉质粘土的平均波速Vs等于138.7m/s～167.4m/s,为软弱土～中软土；粗砾砂Vs等于228.9m/s,圆砾平均波速Vs等于255.2m/s～334.2m/s,中硬土～坚硬土；强风化岩的平均波速Vs>500m/s为坚硬土.

图1

通过计算各测点所代表的场地类别判定如表2.

表2各测点的等效剪波速及场地类别判定

依据勘察测试结果可知,拟建场区地基土层分布比较均匀,上覆杂填土层厚度变化较大.其下为可～软塑状态的粉质粘土层（局部夹有细砂夹层）.下部为圆砾①层,该层密实不均匀,即有稍密、中密、局部密实,并且局部夹有砾砂及淤泥质粉质粘土透镜体.场区下部圆砾②层,分布稳定,强度较高.下伏基岩层面起伏不大,基岩埋深距自然地面以下13.60m～15.30m.

因此综合判定本建筑场地类别为Ⅱ类.

4.2场地液化判别

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011―2010）规定,对场区内的细砂及砾砂进行标准贯入试验及液化判别计算.计算时水位按自然地面以下3.5m算,即选自然地面以下3.5m以下的砂层进行计算.经过计算,正常地下水位情况下,场区内处于饱和状态的细砂及砾砂层中各测试点的标准贯入试验实测击数均大于其液化临界击数,故判别拟建场区内的中砂及砾砂层为非液化土,拟建场区无液化土层,计算结果见表3.

表3细砂及砾砂液化判别计算表

4.3场区不良地质作用评价

拟建场区内地势较平坦,下伏基岩岩性稳定,钻探过程中未发现不良地质作用.

4.4场区地基均匀性评价

依据勘察测试结果可知,拟建场区地基土层分布比较均匀,上覆杂填土层厚度变化较大.其下为可～软塑状态的粉质粘土层（局部夹有细砂夹层）下部为圆砾①层,该层密实不均匀,即有稍密、中密、局部密实,并且局部夹有砾砂及淤泥质粉质粘土透镜体.场区下部圆砾②层,分布稳定,强度较高.下伏基岩层面起伏不大,基岩埋深距自然地面以下13.60m～15.30m.

5地基基础选型分析

根据场区岩土层分布及拟建建筑物具体情况,本工程各拟建建筑物可以采用的基础形式概述如下：

（1）天然地基上的浅基础

本工程设有1层地下车库,地下室底板埋深距自然地面以下约5.50m,在此深度地层为承载力较高的圆砾层①,其可做为天然地基持力层,但是在基底以下的圆砾层①中除密实度不均匀外,局部还夹有承载力较低的砾砂及淤泥质粉质粘土透镜体夹层,其中砾砂夹层厚度为0.30m～1.00m,淤泥质粉质粘土夹层厚度为0.30m～1.50m.采用天然地基时,应挖除淤泥质粉质粘土夹层.

（2）锤击沉管灌注桩基础

锤击沉管灌注桩在该地区有着较丰富的施工经验,在各项工程中应用也取得了良好的效果,具有承载力高,施工速度快的优点.在本场地中,下部密实状态的圆砾②层为较好的桩基持力层.但由于上部存在厚度较大、稍密～中密的圆砾①层,大面积桩基施工对该层会起到严重的挤密现象,后期施工中有可能出现沉、拔管困难的问题.

（3）长螺旋钻孔泵压混凝土灌注桩

该种桩基形式具有单桩承载力高,无挤密、缩径现象的特点.同时施工时噪音较小,对周边环境影响不大,对密实的圆砾层穿透能力较强.缺点是对于桩端虚土较难处理.因此对施工工艺要求较高.

持力层选为强风化混合花岗岩层.

根据该地区此种桩型其它工程的经验,若桩径采用Φ400mm,建议单桩竖向承载力特征值采用850kN；若桩径采用Φ600mm,建议单桩竖向承载力特征值采用1800kN为宜.

（4）载体桩基础

载体桩基础是对圆砾①层,通过强行夯料挤密提高其端阻力值,缩短桩长,是经济适用的桩型.但单桩施工速度比压灌桩慢一些.持力层选用圆砾①层,桩径为400mm～600mm.有效桩长不小于4.0m,且穿过淤泥质土层,夯料可采用建筑垃圾或卵、碎石等.其Ra值根据《载体桩设计规程》JGJ-2007有关规定计算确定.

6结束语

总之,地质特征、岩土工程条件是影响建筑设计的重要因素之一,通过岩土工程勘察很好的确定地基基础方案.因此,我们应该给予岩土工程勘察足够的重视,使之不仅要正确反映场地和地基的工程地质条件,还能结合工程设计、施工条件进行技术论证和分析评价,并怎么写作于工程建设.