高层建筑地基处理中岩土工程勘察设计的关键技术研究

摘要：在城市化高速发展、高层建筑林立的当下，地基处理成为保障建筑稳固的关键。本研究深度探索岩土工程勘察设计的关键技术，从勘察前全面收集场地资料、精准定位勘察目标，到运用原位测试、地球物理勘探等前沿技术开展勘察，再到依据勘察结果科学设计地基方案、把控稳定性与变形，为高层建筑筑牢安全根基，推动岩土工程领域技术革新。​

关键词：高层建筑；地基处理；岩土工程勘察；设计技术​

引言​

城市化浪潮中，高层建筑如雨后春笋般崛起，成为城市天际线的主角。然而，地基作为建筑的 “根基”，其稳定性直接决定着高层建筑的安危与使用寿命。岩土工程勘察设计在地基处理流程里占据核心地位，一方面，复杂多变的地质条件，如断层、软土地层等，给勘察设计带来诸多挑战；另一方面，不断提高的建筑标准，对地基承载能力、变形控制等提出了严苛要求。

一、勘察前的充分准备工作​

1.1 全面收集场地基础资料​

收集区域地质历史资料时，需深入挖掘地层演变信息。通过研究古生物化石、地质年代的沉积特征，精准把握地层年代与岩性变化规律。例如，了解寒武纪时期生物大爆发对沉积岩特性的影响，以及侏罗纪大规模构造运动造成的地层褶皱与断裂情况。对于地形地貌特征，借助高分辨率遥感影像、地形测绘数据，细致分析山脉走向、河谷分布、坡度坡向等。比如在山区，山脉走向影响风向与降水，进而改变岩土体的风化程度与稳定性；河谷分布则暗示地下水的走向与水位变化。周边建筑状况的收集也至关重要，调查相邻建筑的基础类型、沉降情况，分析其对本项目场地可能产生的影响，如相邻建筑的深基坑开挖是否导致土体位移等，为后续勘察工作提供全面参考。​

1.2 明确勘察目标与范围​

依据建筑规模，对于超大型高层建筑，因其荷载巨大，需重点勘察深层岩土体的承载能力与变形特性，确定能够支撑建筑长期稳定的持力层。从功能角度出发，若建筑为商业综合体，内部有大型地下室停车场、商场等，需着重勘察地下空间的稳定性与防水条件。在划定勘察范围时，要考虑建筑周边一定距离内的岩土体对建筑的影响，通常以建筑轮廓线外延一定距离作为勘察边界，如在软土地层区域，外延距离可能需适当加大，以充分掌握可能影响建筑地基的土体变形范围，确保勘察结果全面且具有针对性。​

1.3 组建专业勘察团队​

团队人员专业构成应涵盖岩土工程、地质勘查、测绘工程等多领域专业人才。岩土工程师负责制定勘察技术方案、分析岩土数据；地质勘查人员专注于地质构造识别、地层划分；测绘工程师利用先进测绘仪器进行精确地形测量。明确各成员职责分工，如现场采样、原位测试、数据记录等工作责任到人。建立团队协作机制，定期召开技术交流会议，分享工作进展与遇到的问题，共同商讨解决方案。例如在复杂地质区域，各专业人员通过协同工作，综合分析地质、岩土、测绘数据，为准确判断地基条件提供保障。​

二、高效精准的勘察技术应用​

2.1 原位测试技术的合理选用​

标准贯入试验适用于砂土、粉土及一般粘性土，通过将标准贯入器打入土中，根据贯入阻力判断土的工程性质。操作时，要严格控制落锤高度为 76±2cm，锤击速率每分钟 15 - 30 击，如实记录贯入深度与锤击数。静力触探技术则对软土、粘性土、粉土等效果显著，利用压力装置将探头匀速压入土中，连续测定贯入阻力，从而获取土层性质参数。在操作过程中，需确保探头垂直入土，避免倾斜，定期校准仪器，保证测试数据的准确性，为地基设计提供可靠的原位岩土参数。​

2.2 地球物理勘探技术辅助​

地质雷达利用高频电磁波在地下介质中的传播特性，探测地层结构、地下空洞、管线等。在岩土勘察中，可快速获取地下浅层地质信息，如在城市区域，能精准定位地下管线位置，避免勘察过程对其造成破坏。地震波法通过人工激发地震波，根据波在不同岩土体中的传播速度差异，推断地层结构与岩土体性质。例如在山区勘察中，可利用地震折射波法确定基岩面深度，为地基基础设计提供关键数据，弥补传统勘察方法在大面积探测方面的不足。​

2.3 岩土采样与室内试验规范​

岩土采样采用合适的工具与方法，对于粘性土，常用薄壁取土器以保持土样的原状结构；对于岩石，使用金刚石钻头进行岩芯钻探。采样过程中，严格按照相关标准确定采样位置、间距与深度，确保样品具代表性。样品保存要注意密封、防潮、防扰动，采用专用样品箱运输。室内试验项目根据勘察目的选择，如常规土工试验包括含水量、密度、比重测定，以及抗剪强度、压缩性试验等。试验操作遵循国家标准，如抗剪强度试验中的直剪试验，严格控制剪切速率、法向压力等参数，为准确获取岩土参数奠定基础。​

三、科学严谨的设计技术把控​

3.1 地基方案选型设计​

根据勘察结果，若场地浅层土质较差，但下部存在坚硬的基岩，桩基础是较好选择，可通过桩身将上部荷载传递至基岩，确保建筑稳定。例如在山区高层建筑项目中，常见基岩埋深较浅，采用桩基础能有效利用下部基岩承载能力，抵抗上部结构传来的巨大竖向与水平荷载。筏板基础适用于软弱地基且建筑荷载较大的情况，其大面积的基础板可有效分散荷载，减小地基沉降。在城市中心区域，软土地层分布广泛，大型商业综合体等建筑常采用筏板基础。在选型时，需综合考虑建筑结构类型、荷载大小、场地地质条件、施工技术与成本等因素，对比不同方案的优缺点，经技术经济分析确定最优地基方案。比如框架结构建筑与剪力墙结构建筑，对地基的受力特性要求不同，需适配不同基础形式，结合施工场地条件、工期要求，权衡桩基础施工的复杂性与筏板基础材料成本，选出最契合项目的方案。

3.2 岩土参数分析与设计参数取值​

岩土参数通过原位测试、室内试验及经验公式等方法确定。例如，土的抗剪强度参数可通过直剪试验、三轴试验获取，再结合地区经验进行修正。设计参数取值时，要考虑建筑物的重要性、荷载组合、地基变形要求等因素。对于甲级建筑，设计参数取值更为保守，以确保建筑安全。同时，运用数理统计方法对岩土参数进行分析，确定其特征值，为地基设计提供合理的参数依据。​

3.3 地基稳定性与变形计算及控制​

稳定性分析采用极限平衡法，如瑞典条分法、毕肖普法等，考虑岩土体的抗剪强度、滑动面形状与位置等因素，计算地基的抗滑稳定安全系数。变形计算模型可选用分层总和法、弹性力学法等，根据岩土体的压缩性指标、附加应力分布等计算地基沉降量。变形控制标准依据建筑类型与使用要求制定，如对于高层建筑，限制其整体倾斜、局部倾斜及沉降量，通过优化地基设计、采用地基处理措施等手段，确保地基变形在允许范围内，保障建筑的正常使用与结构安全。​

四、结论​

从勘察前准备阶段对场地资料的全面掌握、勘察目标的精准定位与专业团队组建，到勘察过程中高效精准技术的应用，再到设计环节科学严谨地选型、参数取值与变形控制，形成了一套完整的技术体系。通过这些关键技术的实施，能够显著提升高层建筑地基处理的科学性与可靠性，为高层建筑的安全稳固提供坚实保障。​

参考文献

[1]王远达，王益梁，许德程.关于建筑工程的岩土勘察及地基处理技术分析[J].石化技术，2023，30（12）：294-296.

[2]张庆庆，李斯喆.浅析城市高层建筑岩土工程勘察地基处理要点[J].城市建设理论研究（电子版），2024，（23）：175-177.

[3]梁世宾.浅析城市高层建筑岩土工程勘察地基处理技术要点[J].居业，2023，（03）：79-81.