高层建筑岩土工程勘察分析及地基处理技术.pdf

高层建筑岩土工程勘察分析及地基处理技术袁增会赵玉瓒(中冶地勘岩土工程有限责任公司河北 廊坊)收稿日期:作者简介:袁增会()男河北武邑人本科高级工程师主要从事工程勘察、设计及岩土工程施工工作摘 要:工程勘察是高层建筑地基施工之前必不可少的环节勘察质量会对高层建筑的施工质量造成巨大影响 以某高层建设工程项目作为研究案例对建筑施工区域内的岩土工程勘察工作进行深入、全面的研究分析结合项目施工的具体情况提出了 桩施工技术、水泥搅拌桩施工技术、土层换填等地基处理技术关键词:岩土工程项目勘察高层建筑地基处理技术中图分类号:文献标志码:文章编号:():/工程概况某高层建设工程项目位于两条城市主干道之间施工区域周边分布有学校、街道、商场等建筑物 该项目的总建筑面积设计为 其中地下室面积设计为 需要建设 栋物业办公室与 栋高层住宅楼 住宅楼均设计为框架结构结合项目的具体要求来看该项目的地基复杂程度设计为二级勘察工作的等级设计为甲级 施工单位应该结合勘察报告的内容编制施工方案提高施工方案的针对性与合理性保证施工方案能够为实际施工提供指导依据对施工区域内的不良地基进行处理保证地基的处理效果 高层建筑岩土工程勘察分析 勘察要求 初步勘察阶段初步勘察是指在施工现场开展地质调查、钻探、取芯试验以及室内试验活动属于一种综合性的调查方法能够帮助相关人员获得全面的信息数据通过进一步的研究分析为施工设计活动提供设计依据其可以对地基的类型进行分析、评价为初步设计提供合理的依据并结合勘察结果提供相对应的建议 以高层建筑勘察活动而言精准的勘察数据是保证设计图纸具备合理性的前提基础所以必须保证前期的勘察活动符合实际需求 首先勘察人员应该结合施工现场的条件及需求合理布设勘察点以该项目而言总计需要钻孔 个其中常规钻孔为 个控制孔的数量为 个钻孔的深度可以参照规范要求以及施工现场的地质条件进行确定该项目内的钻孔深度为 为了保证勘测报告的质量能够满足后续施工的实际需求在实际勘察过程中必须符合勘察管理规范的要求 施工人员结合项目的具体状况严格按照勘察作业的标准规范对勘察的路线、勘察的间距进行设计从而提高勘察结果的精准性 如表 所示表 初步勘察孔深度单位:地基复杂程度一般性探孔控制性探孔重要工程一般工程 次要工程 表 初步勘察探线间距单位:地基复杂程度勘探线间距勘探点间距初步勘察详细勘察复杂 较复杂 简单 除表 中信息以外施工人员还应该利用钻探作业、地质勘察作业等方法采集施工现场的地基状况为项目的实施提供支撑 在确定施工区域内的地基类型时应该进行评价工作 结合施工区域的具体状况布设勘探点勘探点布设应该具备合理性 以该项目而言勘探点应该布设为网格状 在实际勘探过程中应该着重关注以下内容)布设勘探孔时需要对基坑边线、轮廓边线进行分析使用比较频繁的勘探孔类型包括:一般性钻孔、控制性钻孔其中控制性钻孔的数量占总钻孔数量的/)严格控制钻孔的深度按照高层建筑岩土工程勘察标准(/)中管理要求进行钻孔保证钻孔深度能够满足实际需求)保证水位观测、钻探作业、原位测试等工作严格地按照标准规范进行作业 详细勘察阶段待初步勘察阶段的工作全部完成以后则可以实施详细勘察工作结合初步勘察的结果提出合理的岩土数据及设计形式、施工过程中的岩土技术参数并对岩土工程做出科学的评价针对基础类型的设计、深基坑的开挖方式、地下水控制措施提供合理化的建议 以该项目的施工特点而言在开展详细勘察工作时勘察人员应该对以下问题予以重视:勘探孔应该沿着建筑物的边线进行布设该项目内的钻探孔可以细分为常规孔与控制孔其中控制孔的数量不得小于钻孔总数量的 应该对钻孔的深度予以严格把控 层的建筑物、商业楼、地下室等建筑物的控制孔深度大概为 常规性钻孔的深度为 同时保证钻孔应该深入硬塑土层的厚度至少要达到 此外现场钻孔作业、土芯取样、地下水水位观测、原位测试、室内试验均应该严格按照现行管理规范要求进行操作 岩土勘察后期评价阶段评价阶段的工作主要是基于前两个阶段的结果进行综合性的评估并给予科学合理的建议评价的内容涉及:地质结构的稳定性、对施工造成的影响、合理化的建议地质灾害出现的可能性 并结合勘察的具体情况提出相对应的预防措施 以该项目的具体情况而言区域内的地表水发育但是其对于实际施工造成的影响基本上可以忽略不计区域内的地势较为平坦整体呈现出西高东低的趋势地层分布比较均匀且具备良好的稳固性 需要注意的是区域内的地下水、土壤会对混凝土、钢筋造成腐蚀性需要采取必要的防护措施地下水的波动比较大主要是受自然降雨及温度影响可以采取人工蒸发或是排泄的方式进行处理 由此可见该项目施工所在地的地质条件与水文条件对于施工不会造成较大的负面影响 本文给出的建议为:建筑物可以使用天然地基也就是独立基础形式将土层中的第 工程地质层粉质黏土作为持力层如若天然地基不符合上部结构的荷载需求时可以换用桩基础 高层建筑施工过程中应该加大观测的频率以保证施工过程中的安全性 勘察结果结合钻探勘察的结果发现施工区域的岩土层主要分布有:杂填土、黏性土、强风化页岩、中风化页岩 具体情况为杂填土:杂填土主要是由混凝土块、碎砖、碎石组成杂填土分布比较广泛杂填土层的厚度为 粉质黏土:施工区域的局部地段分布有粉质黏土这种类型的土质承载力非常低呈现出软塑状不适合使用在高层建筑物的基础持力层中强风化页岩:这种类型的土质存在比较严重的风化现象但还是可以辨别出岩石的整体结构 岩芯是由散土与碎块构成一旦遇到地下水容易软化 强风化页岩的厚度为 中风化页岩:这种体质的分布不均匀呈现出灰褐色、灰色岩芯呈现出长柱状埋深为 结合勘察结果来看施工区域的地下土层中主要分布有 层地下水:裂隙水与土层中的留滞水留滞水主要是分布在杂填土的孔隙内总水量相对较大留滞水主要是通过渗透、蒸发形式排泄 通过详细勘察发现该部位的水位埋深为 高层建筑地基处理技术应用要点结合该项目内的深基坑开挖作业情况分析开挖的深度达到设计标高部位以后仍然存在杂填土在经过进一步的勘察以后发现岩土层的承载力非常低土质不均且土质较为松散可以轻易地发现这种类型的土质并不适合使用在高层建筑物的地基持力层中 以此来看需要对地基进行有效的处理 结合项目实际情况来看可以对基坑底部标高未超过 的回填土进行换填垫层进行处理 如若土层分布的标高超过 时则可以使用深层搅拌桩方法进行处理或是高压喷浆方式进行处理 换填垫层法处理技术这种处理方法使用的频率相对较高可以对高层建筑物的地基进行补强 在对地基实际处理时施工人员应该根据施工项目的实际情况将需要换填区域内的土层挖除土方开挖使用机械进行开挖也可以采用人工开挖方式进行施工 然后向开挖区域内回填相应的材料提高地基的强度为后期施工打下扎实的基础 首先施工单位应该确定出合适的回填材料以该项目的具体情况而言可以选择使用碎石作为回填料 如若换填的深度超过 时可以适当回填料的厚度从而达到提高基础刚度的目的)严格按照设计图纸要求将箱基底板下侧至砂砾土的顶部的粉质黏性土层挖除换填砂砾土砂砾土应该搅拌均匀分层进行回填分层进行碾压保证回填土的压实度符合设计图纸要求)深基坑开挖之前使用井点降水法设置 个沉水井将地下水位由原本的地表以下 降低至深基坑底部以下 也就是地表以下 部位 在对深基坑进行开挖过程中不得对原状土地结构体系造成影响基坑周边设置边坡坡比设计为 待基坑开挖作业结束以后尽快进行回填)回填材料尽量优先选择使用坚硬材料例如砾石、碎石、中粗砂等材料回填料的粒径应该控制在 以内回填料中严禁含有有机物质回填料的含泥量应该控制在 以内)回填料应该分层进行回填并分层进行碾压每碾压完成一层以后应立即对其压实度进行检查待检查结果以后才能够对下一层进行回填 首先基坑开挖至设计标高以后施工单位应该组织各方参建单位对坑槽的质量进行验收验收合格以后对坑槽进行找平处理使用 的光轮压路机对找平层进行碾压处理压路机的振实力设置为 回填土的厚度设置为 如若回填土的面积非常大时则应选择使用 型号振动压路机进行碾压压路机的振动能力设置为 回填土的厚度设计为 总计需要分为 层进行回填、碾压回填作业完成以后区域内的平均厚度应该为 实际填土面积为 施工单位花费 完成回填作业 压路机碾压作业过程中严禁出现漏压现象压路机的重叠碾压宽度应该设置为车轮宽度的/个碾辊碾压遍数控制在 遍比较合适通常情况下压路机碾压 遍回填料的压实度就能够达到设计图纸要求 高压喷射注浆处理技术在使用高压喷射注浆技术过程中可以适当地借助钻机等设备进行施工 具体的钻孔深度应该以需要进行加固处理的岩层的埋深进行确定 例如加固至杂填土层、中风化岩层等 待以上工序全部完成以后施工人员应该开始安装注浆管保证注浆液搅拌均匀喷射至施工区域浆液与土层进行混合以后会形成新的坚硬复合地基从而提高地基的承载力与稳定性)钻机导孔:选择使用 型号的钻机孔径设计为 钻孔的垂直度必须保证控制在 以内)旋喷机就位:当成孔质量检查合格以后将旋喷设备准备就位)清水切割:为确保旋喷桩径符合设计及规范要求可以使用高压旋喷清水进行切割处理 水压至少要达到)注浆:注浆压力 提管速度控制在 /水灰比设计为 浆液比重设计为 水泥的掺加量设计为 /)气喷:为了确保桩体材料均匀可以采用气喷方式进行施工气喷的压力 )冒浆回填:为降低桩体顶部的浆液泌水量应该提高桩顶部位的抗压强度并设置围堰)双高压三重管法:使用双高压三重管进行施工这样可以保证施工的效率显著提升缩短施工工期 注浆压力不得小于 )桩头人工开挖:桩顶部位应该额外的喷射 浆液这部分施工可以采用人工开挖方式进行施工以保证不会因为土方开挖而导致桩体损坏 开挖过程中使用 型号挖机开挖至桩顶以上 部位使用 型号挖机将桩体侧向的土方挖除 深层搅拌桩处理技术水泥搅拌桩的桩身长度设计为 固化剂选择使用 水泥水泥浆液的水灰比控制在 水泥的掺加量大概为)搅拌桩机:选择使用深层搅拌设备并配备相应的辅助设备进行施工)预搅下沉:冷却水循环稳定以后启动搅拌组的电动机松开钢丝绳 促使搅拌机导架能够向下沉 下沉的速度使用电流监测表进行控制正常情况下下沉的速度控制在 /运行电流应该控制在 以内 搅拌机下降过程中启动灰浆泵将水泥浆压入至地基内喷压浆液的过程中搅拌机旋转 下沉过程中尽量不要冲水如若下沉过程中遇到坚硬土层且下沉速度较慢时可以适当进行冲水但是需要保证冲水不会对桩体的强度造成影响 搅拌过程中严禁出现桩头未深入至桩顶而浆液耗尽现象 如若因特殊原因停止注浆为了避免断桩现象出现搅拌机应该下沉至停浆点以下 部位待恢复供应浆液以后再次提升搅拌机 当搅拌机下沉至设计深度以后启动灰浆泵将水泥浆压入地基内喷浆的同时进行旋转严格把控搅拌机的提升速度通常情况下搅拌机的提升速度控制在 /严格把控搅拌机提升速度与提升次数保证作业的连续性同时保证注浆量符合设计图纸要求浆液搅拌应该均匀且泵送过程中不得随意中断 当搅拌机提升至设计深度的顶面标高部位时集料斗内的浆液应该全部灌注完成 因此一个完整的加固体就形成的加固体的外形应该为“”字形 施工人员向集料斗中掺加适量的热水启动注浆泵将集料斗、注浆泵、注浆管内的残浆清理干净 并对搅拌头上的杂物进行清洗)移位 再次重复以上工序对下一根水泥搅拌桩进行施工 桩施工处理技术)施工机械设备 桩施工工艺的施工设备主要包括:螺旋钻机、混凝土搅拌机、混凝土注浆泵 以上设备施工过程中不会产生较大的噪音不会对周围的环境造成污染成孔过程中不会对地层造成较大的扰动成孔的穿透性能非常强 施工效率非常高)测量定位 使用打孔灌石灰进行测量定位使用钢管进行打孔然后向孔内灌注石灰将钢管插入桩位中对孔位进行复核)钻进成孔 钻孔过程中结合地层的具体情况对钻机的钻速、钻进速度进行合理的把控使用间歇式钻进方法进行施工)混凝土搅拌及泵送 施工人员对混凝土的原材料质量进行检查混凝土搅拌时间控制在 左右对拌制完成的混凝土进行坍落度、和易性检查保证混凝土搅拌质量符合设计要求)单桩混凝土灌注完成以后及时对桩顶进行封顶并采取必要的保护措施)如若施工过程中桩体发生偏移或是混凝土灌浆堵塞时应该暂停施工立即解决问题 结 语在高层建筑物施工过程中由于地基处理方案缺乏合理性导致最终的工程施工质量无法得到保证进而对工程造价造成巨大的影响 所以在施工之前施工单位应该结合地基的具体情况合理地选择地基加固方案提高施工效率避免返工现象出现保证高层建筑工程项目的安全性、经济性:参 考 文 献:陈泽萍肖荣军.佛山软土层的工程地质特性及其地基处理方法研究.西部资源():孙富强.某高层建筑岩土勘察分析及地基处理技术应用探讨.中华民居():蒋月萍刘斌.提高测绘水平服务土地整理测绘技术在土地开发整理中的应用.浙江国土资源():谭非.对高层建筑岩土勘察分析及地基处理技术应用研究.城市建设理论研究():(上接第 页)图 边坡变形的三阶段演化图示图 中 段为级此时的边坡处于初始的变形节段 段为级即匀速变形阶段 段为级即初加速变形阶段 段为级即临界变形阶段 针对不同的变形阶段应当采取相应的措施加以处理以此确保采场边坡的安全性和稳定性 结 语为防止矿山采场边坡出现滑坡等灾害可对自动化监测技术合理应用 通过该技术对边坡实施监测采集相关信息并对信息全面分析及时发现边坡的隐患问题采取相应的措施加以处治避免问题进一步扩大以此来杜绝安全事故的发生:参 考 文 献:乐旭东刘纪峰曾武华等.自动化监测系统在滑坡变形监测的应用研究.公路():陈子江姜亚飞.测量机器人自动监测系统在边坡远程监测中的应用研究.工程技术研究():金亚兵杨傲.基于 滤波模型的边坡灾害自动化监测预警平台.工程勘察():吴夏筠.基于大数据的贵州边坡地质灾害监测系统设计与实现.贵阳:贵州大学 陈建峰刘哲宁.沉降倾角综合测量仪在边坡自动化监测中的应用.长江科学院院报():