分析高层建筑中岩土工程的勘察要点(2)

2.4 实施信息化勘察

勘探工地现场工程师应随时收集和分析已取得的勘探资料,并判断原有初步工作布置的符合性,如若出现偏差,则应尽快予以修正或及时调整勘察方案,使勘察技术工作意图与建筑工程特性和场地、地基条件最大限度地趋于符合,为最佳设计施工方案的设立提供科学、可靠和规范要求的勘察成果条件。信息化勘察的具体工作内容包括建立持续改进和及时补充的勘察场地综合地质柱状图和相关工程特性参数,及时制定和修正勘探工作现场描述样板及其他针对性要求及增强勘探鉴别等级等。

3、岩土工程评价

3.1 基坑支护及施工降水

针对基坑开挖及支护,宜根据开挖深度及预估的场地岩土工程条件,在开挖边界外至开挖深度的1倍～2倍范围内布置勘探点,土质条件好可取小值,反之可取大值。勘探点布置可兼顾考虑,且孔深不必大。针对施工降水,首先应掌握场区所在地段区域性水文地质背景资料,必要时应进行水文地质勘察。

通过必要的测试手段提供相应的设计参数,诸如,根据土层结构及岩土性质,提出土的有效应力强度参数或不排水抗剪强度参数;查明开挖范围和邻近场地地下水分布特征和渗流特征,提供相应的参数,并分析施工过程中水位变化对支撑系统和邻近建筑物与设施的影响,推荐计算模型、甚至支护方案及施工降水、隔水措施。

3.2不均匀地基的稳定性验算和加固处理措施

3.2.1　不均匀地基的稳定性计算

对于地基持力层跨越不同地质单元，揭露土层坡度大于10%，地基不均匀系数大于界限值的不均匀地基，除应按有关规范要求进行建筑物的沉降、差异沉降、倾斜等特征分析外，更为重要的是应根据建筑物的重要性进行地基稳定性验算，国内外在这方面的文献记录较少，岩土工程师对这一重要内容往往均以对地基稳定性\"有利\"与\"不利\"泛泛带过，显得空洞，设计人员无所适从，笔者依据多年从事岩土工程勘察经验作一简略介绍。

Terzaghi等国外学者根据地基整体破坏原理，运用刚体平衡理论，假设塑性区展开深度为1/3或1/4的基础宽度进行地基承载力分析，这对地基整体稳定分析有极为重要的意义，地基规范建议地基稳定性分析采用圆弧法进行验算，即最危险的滑动面上诸力对滑动中心所产生的抗滑力矩MR与滑动力矩MS应符合下式：

K=MR/MS≥1.2

根据其稳定安全系数可按下式计算：

K=R(Wicositani+cili)(p-pc)bx+Hz

式中：

p-pc———基底附加压力平均值;

x———附加压力重心到滑弧圆心的水平距离;

Wi———土条重量;

li———土条内滑弧长度;

H———水平外力;

ci———土的抗剪强度;

R———圆弧半径。

运用该式进行整体稳定性计算时，仅适用于偏心荷载的建筑物，其关键是滑弧深度的确定，滑弧深度确定了其地基土整体破坏范围也就确定了，根据多项工程地基土圆弧滑动稳定性验算及塑性区展形范围，认为基础外角点底面以下1/4基础宽度范围深度内，且该点与地面的连线呈450-/2夹角的验算范围可满足建筑物使用要求。经上式验算直至满足要求为止。或采用增强滑带土抗剪强度的办法重新验算地基稳定性安全系数。

3.2.2　不均匀地基加固处理措施

一般情况下，岩土工程师还应建议采取如下地基处理措施：

⑴对于建造于不均地基土上的建筑物基础应加大基础刚度;⑵高层建筑主楼和裙楼应尽量避免采用不同的基础型式;⑶高层钢筋混凝土结构的房屋独立柱基应沿基础纵横两个主轴方向设置系梁，特别是结构荷载差异明显的柱基或埋深差较大的桩基;⑷对于桩基应设置桩帽(单桩)或桩承台(多桩)且沿纵横主轴方向设置系梁;特别是桩底持力层差异较大的桩基础;⑸对于设置于不均匀地基岩土上的桩基础，其桩顶和桩底应设置不小于1m的箍筋加密区，若采用预制桩应采用高强预应力管桩。

3.3挤土桩沉桩可行性分析

高层建筑结构荷载大，大都采用桩筏或桩箱基础，岩土工程师提出合理的桩基方案及沉桩可行性分析就尤为重要。预应力混凝土管桩具有强度高、施工方便、造价低等诸多优点，近年来在福建沿海地区的高层建筑得到广泛使用。福建沿海地区大范围分布软土地基，软土地基主要由淤泥、淤泥质土构成，其特点是天然含水量高、孔隙比大、渗透性差、高压缩性、触变性、不均匀性。在软土地基中设置预应力混凝土管桩，如设计和施工不当，就会产生明显挤土效应。挤土作用产生地面隆起，土体水平位移，造成桩上浮、移位，桩身翘曲甚至断裂，从而降低桩的承载力。桩基施工完成后，还可能因饱和软土中孔隙水压力消散，土层再固结沉降而降低桩基承载力，增大桩基沉降。另大面积的基坑开挖卸荷导致坑底土隆起，不当开挖造成桩两侧土压力差异，引起桩身上浮，开裂和桩体侧向位移，采用复压和纠偏等办法补救后，即使桩基抗压承载力能满足设计要求，但抗水平承载力却大大减弱。由于挤土效应及基坑开挖引起的桩基质量事故和工程纠纷也时常见诸工程项目中。

岩土工程师必须对桩基，特别是挤土桩的布置原则，施工顺序，挤土效应的危害及防治措施，基坑开挖的顺序，提出明确的分析和建议，供设计和施工单位参考，避免因岩土工程勘察报告的不详尽，而产生不必要的损失。

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