摘要:隨著我國城鎮(zhèn)化建設加快,高層建筑逐漸增多。相比傳統(tǒng)民用建筑,高層建筑在基礎設計、施工上遇到的問題及技術要求逐漸增加,要確保建筑主體的安全穩(wěn)固,需要事先做好高層建筑巖土工程勘察工作,嚴格遵循相應的技術標準。文章就高層建筑巖土工程勘察工作的影響因素、要點以及相關思考進行論述分析。
關鍵詞:高層建筑;巖土工程勘察;影響因素
1巖土工程勘察工作概述
1.1巖土工程勘察含義及作用
巖土工程勘察是一項根據(jù)工程建設需要,借助必要的儀器設備和勘察手段、方法對建設場地的地質和環(huán)境特征、巖土工程條件、地下水等進行勘測,將勘察得到的信息進行綜合整理、分析研究后匯編成勘察文件的工程活動。巖土工程勘察工作應在建設工程的基礎設計、施工前展開,目的是為基礎設計、施工方案的選擇提供可靠的地質資料和建議。從具體層面上看,巖土工程勘察通過對建設工程場地穩(wěn)定性、地基穩(wěn)定性、地基巖土條件、地下水以及它們與工程之間的相互關系的調查、分析、研究,可以給工程基礎設計、施工提出相應建議和確定設計計算巖土參數(shù)。此外,經(jīng)巖土工程勘察而得出的巖土信息參數(shù)和建議,對提高建設工程基礎設計、施工質量,監(jiān)督施工過程規(guī)范化、標準化具有指導作用,同時也可為基礎設計、施工提供質量層面的指導和參考,從而有效降低基礎施工成本,確保建設工程達成施工質量與施工安全的平衡。
1.2現(xiàn)階段巖土工程勘察實施現(xiàn)狀
巖土工程勘察需要嚴格的質量保障,確?辈旃ぷ髋c地基基礎施工保持良好銜接。從當前巖土工程勘察實施現(xiàn)狀看,主要問題表現(xiàn)在勘察成果應用效果不高、勘察水平及質量參差不齊等方面。問題產生的主要原因有兩個方面:(1)巖土工程勘察工作是為設計、施工服務的,勘察單位應該與建設、設計、施工單位保持密切協(xié)作和交流,充分了解他們對勘察工作的要求和期望,但當前勘察、建設、設計、施工單位在巖土工程勘察資料的獲取及應用上并未充分共享,彼此之間交流少、協(xié)作性差,勘察成果應用效果不高;(2)巖土工程勘察工作缺乏事先的工作提綱引導,勘察針對性不強,容易使勘察工作陷入無序狀態(tài),導致盲目勘察或勘察深度達不到要求。
2高層建筑巖土勘察工作成效的主要影響因素
2.1對高層建筑巖土工程勘察工作未給予充分重視
高層建筑建設中,建設單位及施工單位通常將關注焦點放在施工進度及施工成本控制上,對基礎工程及必要的巖土工程勘察工作沒有充分重視。受此影響,建設、施工單位往往將高層建筑建設重點集中于施工過程物料管理及進度管控上,對起到保障作用的巖土工程沒有深入剖析,進而導致巖土工程勘察工作失于規(guī)范,給后續(xù)主體施工帶來不利影響。從勘察工作實踐看,一些高層建筑項目的建設單位將工程勘察工作交由勘察單位后,未及時對勘察過程進行跟蹤,對勘察疏漏項做不到及時發(fā)現(xiàn)和封堵,勘察工作缺乏針對性,很大程度上干擾了高層建筑巖土工程勘察工作的精度,制約了巖土工程勘察工作的實效。
2.2高層建筑巖土工程勘察工作過于隨意
為了趕工期,有的勘察單位在還沒有充分了解高層建筑特點、明確勘察任務要求,甚至沒有編制勘察大綱的情況下,就隨便叫幾個工人,組織幾臺鉆機進場施工。高層建筑巖土工程勘察工作未得到充分重視,各項勘察工作在實施中流露出較強的隨意性,極大影響了勘察質量及精度。此外,有的勘察單位對勘察成果的綜合分析過于隨意,提交的勘察成果報告要么內容不全、缺乏針對性,要么提供的各項巖土參數(shù)指標不符合技術規(guī)范或與當?shù)亟?jīng)驗差異較大,無法滿足設計需要,對后續(xù)的基礎設計、施工造成阻礙。
3高層建筑巖土工程勘察工作過程中的關鍵節(jié)點
3.1合理布置勘探孔及控制孔深
(1)勘探孔的布置。高層建筑巖土工程勘察的勘探孔布置應根據(jù)勘察任務要求、勘察等級、場地條件、建筑總平布置、高層建筑規(guī)模和結構特征及勘察階段等進行。布孔時,應把握如下要點:第一,勘探孔的布置應與現(xiàn)行勘察規(guī)范中相應的勘察階段布孔規(guī)定相符;第二,勘探孔的布置應能控制整個建筑場地,用最合理的勘探孔數(shù)達到勘察技術要求;第三,在可行性研究及初步勘察階段布置的勘探孔,應考慮在詳細勘察階段也能利用;第四,在詳細勘察階段,應根據(jù)高層建筑的平面形狀、荷載分布情況布置勘探孔,在形狀不規(guī)則或荷載差異較大地段,應有勘探孔控制,對濕陷性黃土、膨脹土、紅黏土等特殊性巖土應布置適量探井;第五,對高層建筑群,應充分考慮相鄰高層建筑鉆孔的相互利用,以減少勘探孔數(shù)量。(2)勘探孔深度控制?碧姐@孔的目的是通過鉆探取芯鑒別、取樣試驗、孔內原位測試、水位量測等,以查明地基巖土層的類型、成因、分布范圍、工程特性,以及查明地下水的埋藏條件、類型、水位變化等,為分析評價地基的穩(wěn)定性、均勻性、承載力,確定基礎型式、基礎持力層,提供巖土設計參數(shù)最直接的第一手資料。在確定勘探孔深度時,應把握如下要點:第一,應事先搜集場地及鄰近場地已有的勘察資料,通過分析研究,預測高層建筑可能選用的基礎型式及持力層或事先與建設、設計單位溝通,了解他們選用基礎型式的意向,然后根據(jù)可能選用的基礎型式及持力層和場地地層,結合相關規(guī)范規(guī)定確定孔深;第二,勘探孔深度應能滿足查明地層結構、評價場地穩(wěn)定性、確定地基承載力和覆蓋層厚度、進行變形計算等所需的深度要求;第三,高層建筑地下往往設置有地下室,基坑工程勘察應與高層建筑勘察同步進行,基坑鉆孔深度不宜小于基坑開挖深度的2倍,且應穿過軟弱土層及飽和砂層。
3.2選擇適宜的原位測試方法
原位測試是獲取巖土層物理力學性質指標的重要手段之一,特別是在難以取得原狀土樣的地層更能發(fā)揮出它的優(yōu)勢,能提供較準確的有關參數(shù)供設計使用,如通過淺層、深層載荷試驗可確定巖土承載力、天然地基和復合地基的變形模量、計算土的基床系數(shù)等。因此,在進行高層建筑巖土工程勘察時,應根據(jù)設計對巖、土、水參數(shù)的要求、工程計算分析的需要、場地巖土條件、地區(qū)經(jīng)驗、勘察施工條件等有針對性地選擇適宜的原位測試方法。常用的原位測試方法有標準貫入試驗、圓錐動力觸探試驗、靜力觸探試驗、十字板剪切試驗、淺層及深層載荷試驗、旁壓試驗、現(xiàn)場剪切試驗、波速測試、場地微振動測試和現(xiàn)場抽(注)水試驗等。
3.3選擇適宜的室內試驗項目及試驗方法
室內試驗也是獲取巖土層物理力學性質指標的重要手段之一,但有別于一般工程的勘察,高層建筑勘察對室內試驗項目及試驗方法有更嚴格和更高的要求,選用試驗方法時需考慮的因素更多、更苛刻。如勘察等級為特級或甲級的高層建筑勘察,對地基承載力計算所需的抗剪強度試驗,應采用質量等級為I級的土試樣進行三軸壓縮試驗。對飽和軟黏性土,應對試樣在有效自重壓力預固結后再進行試驗,經(jīng)過預壓固結的地基,可根據(jù)其固結程度采用固結不排水剪。因此,高層建筑巖土工程勘察中的室內試驗項目及試驗方法應根據(jù)工程要求、巖土試樣的原位應力狀態(tài)、指標用途、計算方法等綜合確定,使試驗項目和試驗方法有明確的目的性和針對性,并盡可能與工程實際一致。
3.4把握高層建筑巖土工程勘察評價的相關要點
對于高層建筑巖土工程勘察評價,需注意如下要點:(1)場地穩(wěn)定性評價。高層建筑不僅層數(shù)高,而且涉及面廣,其破壞后果往往是很嚴重的。因此,應在充分查明影響場地穩(wěn)定性的不良地質作用的基礎上,對場地的穩(wěn)定性進行評價,即經(jīng)過勘察后,對場地能不能建造高層建筑,不能建造又是什么原因,影響建造高層建筑的不利因素有哪些,有何處理方法和措施建議等均應作出正確的評價結論。如對抗震危險地段或經(jīng)論證屬于崩塌、滑坡、泥石流等地質災害發(fā)育的危險地段,應提醒建設單位不應在這些危險地段建造高層建筑;對抗震不利地段或存在有活動地裂縫地段,應提出避讓距離及采取的措施等。(2)基礎方案分析評價;A方案分析評價是巖土工程師在掌握場地的工程地質、水文地質及周邊環(huán)境條件,了解工程結構類型、特點、荷載及變形要求,結合工程經(jīng)驗的基礎上,對高層建筑的基礎型式和持力層進行分析,并提出建議,當然也應包括基礎設計、施工所需的巖土參數(shù)。這是設計比較關注的焦點之一。基礎方案分析評價應有針對性,且評價合理、正確,建議可行。(3)地下水評價。高層建筑往往設置有地下室,而其基坑的開挖、支護又不得不涉及地下水問題,地下水能否處理得當,是支護結構設計成功的基本條件,是影響側向荷載計算和地下室抗浮設計的重要指標,同時地下水也是影響基坑施工安全的重要因素之一。因此,應查明場地水文地質條件、地下水的性質,對地下水對工程建設可能帶來的影響進行分析,提出治理措施和建議,提出合理的地下室抗浮設防水位建議。
4有效提高高層建筑巖土工程勘察工作成效的思考
(1)勘察前應取得建設單位或設計單位出具的勘察任務書委托書和勘察技術要求(含建筑總平圖、工程的結構類型、特點、荷載及變形要求、整平標高等),對高層建筑巖土工程勘察工作的范圍、勘察內容加以界定,明確勘察需要解決的巖土工程問題和勘察重點。(2)高層建筑巖土工程勘察工作往往項目繁多,技術難度大,任務量大,時間緊,場地施工條件復雜,為保質保量按期完成勘察任務,需在勘察工作開展前,對勘察工作進行策劃、編制勘察工作大綱,對勘察工作布置、擬采用的勘察手段方法、需重點解決的巖土技術問題、人員及設備配置、工期安排、質量和安全保障措施、勘察過程中可能遇到的問題及解決方案等作出詳盡安排,并在勘察工作開展前對所有施工人員進行技術、安全交底,使之完全清楚勘察的任務要求。(3)領導重視,員工積極參與,形成人人講質量、抓質量的良好氛圍。(4)勘察過程中,實行事前指導、事中監(jiān)督檢查、事后驗收的過程管理方法。(5)建立完善的勘察質量管理體系,并按國家規(guī)定實行項目負責人勘察質量終身負責制。(6)加強內外部勘察技術交流,努力提高勘察水平。
5結束語
隨著高層建筑工程趨于增多,如何確保高層建筑主體結構的安全及穩(wěn)定就愈顯重要。高層建筑巖土工程勘察作為工程設計、施工的先行官,應圍繞工程設計、施工實際和工程特點開展勘察工作,制定科學合理的勘察方案,把握高層建筑巖土工程勘察的關鍵節(jié)點和工作要點,為工程設計、施工提供合理可靠的勘察資料,同時應認真總結勘察經(jīng)驗,不斷完善勘察方式方法,以確保高層建筑巖土工程勘察工作順利開展。
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